什么是伺服電機(jī)？

      伺服電機(jī)（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。

      伺服電機(jī)可以控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

     伺服電機(jī)分為交流電機(jī)和直流電機(jī)。直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)；交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)。伺服有絕對服從的執(zhí)行和適應(yīng)性，主要是對比指令位置，速度，扭矩和當(dāng)前位置，速度或扭矩有沒有偏差，有偏差就會通過PID放大最終通過輸出電流來驅(qū)動電機(jī)消除誤差。

     直流伺服電機(jī)的優(yōu)點和缺點：

優(yōu)點：速度控制精確，轉(zhuǎn)矩速度特性很硬，控制原理簡單，使用方便，價格便宜。

缺點：電刷換向，速度限制，附加阻力，產(chǎn)生磨損微粒(無塵易爆環(huán)境不宜)

      交流伺服電機(jī)的優(yōu)點和缺點：

優(yōu)點：速度控制特性良好，在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩，90%以上的高效率，發(fā)熱少，高速控制，高精確度位置控制(取決于編碼器精度)，額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，可實現(xiàn)恒力矩，慣量低，低噪音，無電刷磨損，免維護(hù)(適用于無塵、易爆環(huán)境)

缺點：控制較復(fù)雜，驅(qū)動器參數(shù)需要現(xiàn)場調(diào)整PID參數(shù)確定，需要更多的連線。

伺服電機(jī)相對于其他電機(jī)(比如步進(jìn)電機(jī))的優(yōu)勢：

1.精度：實現(xiàn)位置、速度、扭矩閉環(huán)控制；克服了步進(jìn)電機(jī)失步的問題；

2.轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速可達(dá)2000 ~ 3000轉(zhuǎn)/分；

3.適應(yīng)性：抗過載能力強(qiáng)，能承受三倍額定扭矩負(fù)荷，特別適用于瞬時負(fù)荷波動和快速啟動要求的場合；

4.穩(wěn)定：低速運(yùn)行穩(wěn)定，低速運(yùn)行時不會出現(xiàn)類似步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合；

5.時效性：電機(jī)加減速動態(tài)對應(yīng)時間短，一般在幾十毫秒以內(nèi)；

6.舒適度：發(fā)熱和噪音明顯降低。

簡單來說，你平時看到的普通電機(jī)，停電后會因為自身慣性轉(zhuǎn)一會兒再停下來。伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)走走停停，反應(yīng)非常快。但是步進(jìn)電機(jī)不同步。

伺服電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域太多了。只要有電源，對精度有要求，一般可能會涉及伺服電機(jī)。如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線等對加工精度、加工效率和工作可靠性要求比較高的設(shè)備。

伺服電機(jī)相對于其他電機(jī)(比如步進(jìn)電機(jī))的優(yōu)勢：

1.精度：實現(xiàn)位置、速度、扭矩閉環(huán)控制；克服了步進(jìn)電機(jī)失步的問題；

2.轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速可達(dá)2000 ~ 3000轉(zhuǎn)/分；

3.適應(yīng)性：抗過載能力強(qiáng)，能承受三倍額定扭矩負(fù)荷，特別適用于瞬時負(fù)荷波動和快速啟動要求的場合；

4.穩(wěn)定：低速運(yùn)行穩(wěn)定，低速運(yùn)行時不會出現(xiàn)類似步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合；

5.時效性：電機(jī)加減速動態(tài)對應(yīng)時間短，一般在幾十毫秒以內(nèi)；

6.舒適度：發(fā)熱和噪音明顯降低。

簡單來說，你平時看到的普通電機(jī)，停電后會因為自身慣性轉(zhuǎn)一會兒再停下來。伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)走走停停，反應(yīng)非?？臁５遣竭M(jìn)電機(jī)不同步。

伺服電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域太多了。只要有電源，對精度有要求，一般可能會涉及伺服電機(jī)。如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線等對加工精度、加工效率和工作可靠性要求比較高的設(shè)備。

　　伺服電機(jī)的種類分類

伺服電機(jī)分為兩類：DC伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)，DC電機(jī)分為有刷和無刷。交流電機(jī)可分為異步和同步兩種。

有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。

交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

伺服電機(jī)的作用：

伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確。

直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比，并能實現(xiàn)正反向速度控制。具有起動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點，但換向電刷的磨損和易產(chǎn)生火花會影響其使用壽命。近年來出現(xiàn)的無刷直流伺服電機(jī)避免了電刷摩擦和換向干擾，因此靈敏度高，死區(qū)小，噪聲低，壽命長，對周圍電子設(shè)備干擾小。

直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速/輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一階遲后環(huán)節(jié)，其機(jī)電時間常數(shù)一般大約在十幾毫秒到幾十毫秒之間。而某些低慣量直流伺服電機(jī)（如空心杯轉(zhuǎn)子型、印刷繞組型、無槽型）的時間常數(shù)僅為幾毫秒到二十毫秒。

小功率規(guī)格的直流伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速在3000r/min以上，甚至大于10000r/min。因此作為液壓閥的控制器需配用高速比的減速器。而直流力矩伺服電機(jī)（即低速直流伺服電機(jī)）可在幾十轉(zhuǎn)/分的低速下，甚至在長期堵轉(zhuǎn)的條件下工作，故可直接驅(qū)動被控件而不需減速