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伺服控制系統的工作原理與技術分析

伺服控制器與伺服驅動電機的高精度性能，適用于工業自動化系統和工業門領域，下面我們來談伺服控制器的工作原理與伺服控制系統的技術分析。

下為伺服電機與伺服控制器圖片：

1)開環進給伺服系統
開環進給伺服系統的原理與圖1相似，只是沒有檢測與反饋單元(包括相應的位置和速度檢測元件)，驅動電機只能用步進電機，因為通過脈沖既可以控制其速度(脈沖的頻率)，又可以控制其位置(脈沖的個數)。

圖1 進給伺服系統的原理圖
開環進給伺服系統的工作原理如圖2所示。

圖2 開環進給伺服系統工作原理圖
系統接受來自CNC插補指令，即該軸在插補周期內的位移量，按該系統的脈沖當量，將位移量轉換成相應的脈沖個數n 和脈沖頻率，輸出給脈沖環形分配器，由它將脈沖逐一分配給步進電機各相的驅動電源，經其放大后驅動步進電機運行。
2)閉環和半閉環進給伺服系統的工作原理
閉環和半閉環進給伺服系統所使用驅動電機通常是直流伺服電機和交流伺服電機。由于這類驅動電機只能控制其速度，不能控制其位置，當用于位置控制系統時，只能采用閉環或半閉環控制，不能用于開環控制，所以系統的結構要比開環的復雜。
系統接受來自CNC 插補指令，即該軸在插補周期內的位移量，并以該位移量和由檢測與反饋單元測得的執行部件的實際位置值，作為位置控制單元的輸入，經過比較器比較，即得位置跟隨誤差：
跟隨誤差=位置指令值-實際位置值
以跟隨誤差為位置控制調節器的輸入，按給定的調節規律(P、PI、PID 或其他方法)計算出速度指令值，經數模轉換(D／A)后變成速度指令電壓，該電壓即為速度控制單元的一個輸入量。
速度控制單元以位置控制單元輸出的速度指令電壓和由檢測與反饋單元測得的實際速度值為輸入，經過比較器比較，即得速度跟隨誤差：
速度跟隨誤差=速度指令電壓-實際速度電壓
以速度跟隨誤差為速度調節器的輸入，按給定的調節規律進行調節可得出伺服電機控制電壓，該電壓根據伺服電機的不同將變換成不同形式的電量，并經過放大后輸出以控制電機的運行。