“伺服”一个词来自希腊语“奴仆”的意思。“伺服电机”它可以看作是一个绝对服从控制信号命令的电机：在控制信号发出之前，转子静止;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，用作自动控制设备中的执行器。其功能是将电信号转换为转轴的角速度或角速度。伺服电机，也称为执行电机，作为自动控制系统中的执行元件，将接收到的电信号转换为电机轴上的角速度或角速度。

　　伺服电机的工作原理

　　伺服系统(servomechanism)是物体的位置.方位.自动控制系统，如状态导出被控量，可随输入目标(或给定值)随意变化。

　　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透视图来实现位移。由于伺服电机本身具有发出脉冲的功能，因此伺服电机每旋转一个角度就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，并收集了多少脉冲。通过这种方式，可以准确地控制电机的旋转，实现精确的定位，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，控制方便，需要维护，但维护方便(换碳刷)，产生干扰信号，对使用环境有要求，一般用于对成本敏感的一般工业和民用场所。

　　无刷电机体积小，重量轻，输出响应快，惯性小，扭矩平稳，控制复杂，智能，电子相变灵活，可改变方波或正弦波，电机免维护，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，功率范围大，惯性大，最高速度低，速度随功率增加而降低，适合低速稳定运行场所。

　　伺服电机内的转子是永磁铁，由驱动器控制U/V/W三相电产生磁场，转子在磁场的作用下旋转。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)。

　　伺服电机的种类

　　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和控制绕阻WcoWf，连接稳定的交流电流，并将其应用于Wc控制电机运行的目的是改变上交流电流或相位。

　　交流伺服电机运行稳定.可控性好.响应迅速.非线性指标的高灵敏度和机械特性和调整特性严格(要求各低于10%~15%和15%~25%)。

　　直流伺服电机的优缺点

　　优点：速度控制准确，转距速度硬，控制原理简单，使用方便，价格低廉。

　　缺陷：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，磁通φ稳定。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:速度控制具有良好的特性，可以在整个速度区域内实现平稳控制，几乎没有震荡，效率高达90%以上，热量少，控制速度快，精度高的位置控制(取决于编码器的精度)。在额定运行区域，可实现恒力矩、低惯性、低噪音、无电刷磨损、免维护(适用于无尘.易爆环境)。

　　缺陷：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。

　　图片来源：OFweek维科网

　　伺服电机的三种控制措施

　　1.转矩控制：转矩控制方式是通过外部控制bai通过输入模拟量或直接地址的取值来设置电机轴对外输出扭矩的大小。

　　2.位置控制：位置控制模式通常通过外部输入脉冲的数量来确定旋转速率的大小，并通过脉冲的数量来确定旋转的角度。一些伺服可以通过通信直接获取速度和位移。

　　3.速度模式:旋转速率可以通过模拟输入或脉冲的次数来控制，旋转速度可以控制在带有上控制装置的外环上PID速度模式在控制时也可以定位，但是电机的位置信号或直接负载的位置信号必须反馈到上位进行计算。

　　位置模式还支持直接负载外环检查位置信号。此时，电机轴端编码器只检查电机转速，位置信号由直接最终负载端的检测装置带来。其优点是可以减少中间传动过程中的偏差，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。

　　最里的PID环是电流环。该环完全在伺服控制器内进行。通过霍尔设备，检查驱动器对电机各相的输出电流和负反馈对电流的设置PID调整，使输出电流尽可能接近或等于设置电流，电流环控制电机扭矩，因此驱动器计算最小，动态响应最快。

　　第二个环是速度环，负反馈是通过检测到的电机编码器信号进行PID调整，它环PID直接导出是电流环的设置，因此速度环控制包括速度环和电流环，即电流环必须在任何模式下使用。电流环是控制的核心。在控制速度和位置时，系统实际上控制电流(旋转距离)，以实现相应的速度和位置控制。

　　第三个环是位置环，它是一个非常外部的环，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导出是速度环的设置，因此系统在位置控制模式下计算了所有三个环。此时，系统计算量最大，动态响应速度最慢。