一、伺服系統(tǒng)

　　伺服系統(tǒng)是指利用某一部件(如控制桿)的作用能使系統(tǒng)所處的狀態(tài)到達(dá)或接近某一預(yù)定值,并能將所需狀態(tài)(所需值)和實(shí)際狀態(tài)加以比較,依照它們的差別(有時是這一差別的變化率)來調(diào)節(jié)控制部件的自動控制系統(tǒng)?；仡櫵欧到y(tǒng)的發(fā)展歷程，從最早的液壓、氣動到如今的電氣化，由伺服電機(jī)、反饋裝置與控制器組成的伺服系統(tǒng)已經(jīng)走過了近50個年頭。

　　如今，隨著技術(shù)的不斷成熟，交流伺服電機(jī)技術(shù)憑借其優(yōu)異的性價(jià)比，逐漸取代直流電機(jī)成為伺服系統(tǒng)的主導(dǎo)執(zhí)行電機(jī)。交流伺服系統(tǒng)技術(shù)的成熟也使得市場呈現(xiàn)出快速的多元化發(fā)展，并成為工業(yè)自動化的支撐性技術(shù)之一。

　　二、伺服系統(tǒng)構(gòu)成

　　伺服驅(qū)動器主要由伺服控制單元、功率驅(qū)動單元、通訊接口單元組成。其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等。

　　伺服驅(qū)動器大體可以劃分為功率板和控制板兩個模塊。功率板是強(qiáng)電部分(功率大、電流大、頻率低的電力部分)，其中包括兩個單元，一是功率驅(qū)動單元IPM，用于電機(jī)的驅(qū)動，二是開關(guān)電源單元，為整個系統(tǒng)提供數(shù)字和模擬電源。控制板是弱電部分，是電機(jī)的控制核心，也是伺服驅(qū)動器技術(shù)核心控制算法的運(yùn)行載體?？刂瓢逋ㄟ^相應(yīng)的算法輸出脈沖寬度調(diào)制(PWM)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號，作為驅(qū)動電路的驅(qū)動信號，來改變逆變器的輸出功率，以達(dá)到控制交流伺服電機(jī)的目的。其中，逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成定頻定壓或調(diào)頻調(diào)壓交流電(一般為220V，50Hz正弦波)的轉(zhuǎn)換器。

　　伺服驅(qū)動器主要材料成本中，IGBT和DSP芯片占總材料成本的50%以上。IGBT即絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，用于功率驅(qū)動單元，能夠輔助直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姟Ｎ覈鳬GBT市場90%以上被外資企業(yè)占領(lǐng)，在短時間內(nèi)IGBT實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化較為困難。

　　三、伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

　　1、交流化

　　伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng)。從目前國際市場的情況看，幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，AC伺服電機(jī)的　　市場占有率已經(jīng)超過80%。在國內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機(jī)的廠家也越來越多，正在逐步地超過生產(chǎn)DC伺服電機(jī)的廠家。可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，除了在某些微型電機(jī)領(lǐng)域之外，AC伺服電機(jī)將完全取代DC伺服電機(jī)。

　　2、全數(shù)字化

　　采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(jī)(DSP)的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法(如：最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等)成為可能。

　　3、采用新型電力電子半導(dǎo)體器件

　　目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，主要有大功率晶體管(GTR)、功率場效應(yīng)管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGBT)等。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低了運(yùn)行噪聲。尤其值得一提的是，最新型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊(Intelligent Power Modules，簡稱IPM)。這種器件將輸入隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊之中。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容，與微處理器的輸出可以直接接口。它的應(yīng)用顯著地簡化了伺服單元的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。