一個(gè)簡(jiǎn)單微型伺服電機(jī)與復(fù)雜性伺服電機(jī)系統(tǒng)的工作原理
伺服電機(jī)是一種機(jī)電設(shè)備，可根據(jù)提供的電流和電壓產(chǎn)生扭矩和速度。伺服電機(jī)作為閉環(huán)系統(tǒng)的一部分工作，根據(jù)伺服控制器的命令提供扭矩和速度，使用反饋設(shè)備關(guān)閉環(huán)路。反饋設(shè)備向伺服控制器提供電流、速度或位置等信息，伺服控制器根據(jù)指令參數(shù)調(diào)整電機(jī)動(dòng)作。
伺服電機(jī)有多種類(lèi)型、形狀和尺寸。伺服電機(jī)是伺服機(jī)構(gòu)的一部分，由三個(gè)關(guān)鍵元件組成——電機(jī)、反饋裝置和控制電子設(shè)備。電機(jī)可以是交流或直流、有刷或無(wú)刷、旋轉(zhuǎn)或線性以及任何尺寸。
反饋設(shè)備可以是電位器、霍爾效應(yīng)設(shè)備、轉(zhuǎn)速計(jì)、解析器、編碼器、線性傳感器或任何其他合適的傳感器。完成伺服系統(tǒng)的是為電機(jī)供電并比較反饋數(shù)據(jù)和命令參考以驗(yàn)證伺服電機(jī)是否按命令運(yùn)行的控制電子設(shè)備。
伺服電機(jī)的應(yīng)用種類(lèi)很多，用于多軸加工中心的運(yùn)動(dòng)控制器。常見(jiàn)伺服機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例是車(chē)輛巡航控制系統(tǒng)，它由發(fā)動(dòng)機(jī)（電機(jī)）、速度傳感器（反饋）和電子設(shè)備組成，用于將車(chē)速與設(shè)定速度進(jìn)行比較。如果車(chē)輛減速，傳感器會(huì)將此數(shù)據(jù)提供給電子設(shè)備，電子設(shè)備反過(guò)來(lái)會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體，以將速度提高到所需的設(shè)定點(diǎn)——一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)系統(tǒng)。
一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)伺服電機(jī)由一個(gè)永磁直流電機(jī)和一個(gè)集成轉(zhuǎn)速計(jì)組成，可提供與速度成比例的輸出電壓。驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)反饋的電壓向電機(jī)提供必要的電壓和電流。在此示例中，驅(qū)動(dòng)器中設(shè)置了命令速度（表示為命令參考電壓），然后驅(qū)動(dòng)器中的電路比較轉(zhuǎn)速計(jì)反饋電壓并確定是否已達(dá)到所需速度-稱(chēng)為閉合速度環(huán)。速度環(huán)監(jiān)控指令速度和轉(zhuǎn)速計(jì)反饋，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整電機(jī)功率以保持所需的指令速度。
在更復(fù)雜的伺服系統(tǒng)中，多個(gè)嵌入式回路經(jīng)過(guò)調(diào)整以獲得最佳性能，以提供精確的運(yùn)動(dòng)控制。該系統(tǒng)由利用精密反饋元件的電流、速度和位置環(huán)組成。每個(gè)循環(huán)都會(huì)向后續(xù)循環(huán)發(fā)出信號(hào)并監(jiān)控適當(dāng)?shù)姆答佋赃M(jìn)行實(shí)時(shí)校正以匹配命令參數(shù)。
基本回路是電流或轉(zhuǎn)矩回路。電流與旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的扭矩（或線性電機(jī)中的力）成正比，從而提供加速度或推力。電流傳感器是提供與流過(guò)電機(jī)的電流相關(guān)的反饋的設(shè)備。傳感器將信號(hào)發(fā)回控制電子設(shè)備——通常是與電機(jī)電流成比例的模擬或數(shù)字信號(hào)。從指令信號(hào)中減去該信號(hào)。當(dāng)伺服電機(jī)處于指令電流時(shí)，循環(huán)將被滿(mǎn)足，直到電流下降到指令電流以下。然后回路將增加電流，直到達(dá)到指令電流，循環(huán)以亞秒級(jí)更新速率繼續(xù)。
速度環(huán)以相同的方式工作，電壓與速度成正比。當(dāng)速度低于指令速度時(shí)，速度環(huán)向電流環(huán)發(fā)送增加電流（從而增加電壓）的命令。
位置環(huán)接受PLC或運(yùn)動(dòng)控制器的命令，后者又提供饋送到速度環(huán)的速度命令，速度環(huán)又命令所需的電流來(lái)加速、保持和減速電機(jī)以移動(dòng)到命令位置.所有三個(gè)回路以?xún)?yōu)化的同步方式工作，以提供對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)和精確控制。
