“伺服”一个词来自希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号命令的电机：转子在控制信号发出前保持静止;当控制信号发出时，转子立即旋转;当控制信号消失时，转子可以立即停止。

　　伺服电机是一种微型特殊电机，用作自动控制装置中的执行器。其功能是将电信号转换为转轴的角位移或角速度。伺服电机，也称为执行电机，在自动控制系统中用作执行器，将接收到的电信号转换为电机轴上的角位移或角速度输出。

　　伺服电机的工作原理

　　伺服系统(servomechanism)就是使物体的位置.方位.自动控制系统的状态等输出量可以跟随输入目标(或给定值)的任意变化。

　　伺服主要依靠脉冲定位。基本上，可以理解，当伺服电机接收到一个脉冲时，它会旋转一个脉冲对应的角度，从而实现位移。由于伺服电机本身具有发射脉冲的功能，因此伺服电机在每个旋转角度都会发出相应数量的脉冲。通过这种方式，它与伺服电机接受的脉冲相呼应，或称为闭环。通过这种方式，系统将知道向伺服电机发送了多少脉冲，以及收到了多少脉冲。通过这种方式，它可以准确地控制电机的旋转，从而实现精确定位，达到0.001mm。

　　直流伺服电机分为有刷电机和无刷电机。

　　刷式电机成本低，结构简单，起动扭矩大，调速范围宽，易于控制，需要维护，但维护方便(换碳刷)，产生电磁干扰，对使用环境有要求，通常用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

　　无刷电机体积小，重量轻，输出响应快，惯性速度小，扭矩稳定，旋转平稳，控制复杂，智能，电子相变灵活，可改变方波或正弦波，电机维护免费，高效节能，电磁辐射小，温升寿命长，适合各种环境。

　　交流伺服电机也是一种无刷电机，分为同步电机和异步电机。目前，同步电机一般用于运动控制。其功率范围大，功率大，惯性大，最高速度低。速度随着功率的增加而均匀下降。适用于低速稳定运行。

　　伺服电机内的转子是永磁铁，由驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场，转子在这个磁场的作用下旋转。同时，电机的编码器将反馈信号传递给驱动器，并将反馈值与目标值进行比较，从而调整转子旋转的角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度(线数)。

　　伺服电机的分类

　　伺服电机分为交流伺服和直流伺服。

　　交流伺服电机的基本结构类似于交流感应电机(异步电机)。定子上有两个相位移90°励磁绕组的电角Wf和控制绕组WcoWf，连接恒定交流电压，施加到Wc控制电机运行的目的是改变交流电压或相位。

　　交流伺服电机运行稳定.可控性好.响应快速.非线性指标，灵敏度高，机械特性和调节特性严格(要求分别小于10%~15%和15%~25%)等。

　　直流伺服电机的优缺点

　　优点：速度控制准确，扭矩速度特性非常硬，控制原理简单，使用方便，价格低廉。

　　缺点：电刷换向、速度限制、附加阻力，产生磨损颗粒(无尘易爆环境不宜)。

　　DC伺服电机的基本结构与一般DC电机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j，电枢的反电动势型中E，K为常数，j为每极磁通，Ua.Ia电枢电压和电枢电流，Ra更换电枢电阻Ua或改变φ，直流伺服电机的转速可以控制，但一般采用控制电枢电压的方法。在永磁直流伺服电机中，励磁绕组被永磁取代φ恒定。直流伺服电机具有良好的线性调节特性和快速的时间响应。

　　交流伺服电机的优缺点

　　优点:速度控制特性好，可以在整个速度区内实现平稳控制，几乎没有振荡，效率高达90%以上，加热少，控制速度快，控制精度高(取决于编码器精度)。在额定运行区域，可以实现恒定扭矩、低惯性、低噪音、无电刷磨损、免维护(适用于无尘.易爆环境)。

　　缺点：控制比较复杂，需要现场调整驱动器参数PID需要更多的连接来确定参数。

　　伺服电机的三种控制方法

　　1.转矩控制：转矩控制方式是通过外部控制bai电机轴对外输出扭矩的大小由模拟量的输入或直接地址的赋值设定。

　　2.位置控制：位置控制模式通常通过外部输入脉冲的频率来确定旋转速度的大小，并通过脉冲的数量来确定旋转角度。一些伺服可以通过通信直接分配速度和位移。

　　3.速度模式:旋转速度可以通过模拟量的输入或脉冲的频率来控制，在带有上控制装置的外环PID控制时也可以定位速度模式，但必须将电机的位置信号或直接负载的位置信号反馈到上位进行操作。

　　位置模式还支持直接负载外环检测位置信号。此时，电机轴端的编码器只检测电机转速，并通过直接最终负载端的检测装置提供位置信号。其优点是可以减少中间传动过程中的误差，提高整个系统的定位精度。

　　伺服电机的三环控制结构

　　伺服电机一般由三个环控制，即三个环PID调节系统。

　　最内的PID环是电流环。该环完全在伺服驱动器内进行。驱动器的输出电流通过霍尔装置检测到电机的每个相位，负反馈设置到电流PID调整，使输出电流尽可能接近或等于设定电流。电流环控制电机扭矩，因此在扭矩模式下，驱动器的计算最小，动态响应最快。

　　第二个环是速度环，负反馈通过检测到的电机编码器的信号进行PID调整，它的环PID输出直接是电流环的设置，因此速度环控制包括速度环和电流环。换句话说，电流环必须用于任何模式。电流环是控制的基础。在控制速度和位置时，系统实际上控制电流(扭矩)，以实现相应的速度和位置控制。

　　第三个环是位置环，它是最外部的环，可以建立在驱动器和电机编码器之间，也可以建立在外部控制器和电机编码器或最终负载之间，应根据实际情况确定。由于位置控制环的内部输出是速度环的设置，因此系统在位置控制模式下执行了所有三个环的操作。此时，系统计算量最大，动态响应速度最慢。