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四種伺服控制系統(tǒng)異同辨析（液壓、交流、直流、電液）
閱讀：3577 發(fā)布時間：2020-12-3在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機械位移（或轉(zhuǎn)角）準確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。
伺服控制系統(tǒng)是一種能對試驗裝置的機械運動按預定要求進行自動控制的操作系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機械位移（或轉(zhuǎn)角）準確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。
主要指標：
衡量伺服控制系統(tǒng)性能的主要指標系統(tǒng)精度、穩(wěn)定性、響應特性、工作頻率四大方面，特別在頻帶寬度和精度方面。
頻帶寬度簡稱帶寬，由系統(tǒng)頻率響應特性來規(guī)定，反映伺服系統(tǒng)的跟蹤的快速性。帶寬越大，快速性越好。伺服系統(tǒng)的帶寬主要受控制對象和執(zhí)行機構(gòu)的慣性的限制。慣性越大，帶寬越窄。一般伺服系統(tǒng)的帶寬小于15赫，大型設備伺服系統(tǒng)的帶寬則在1～2赫以下。伺服系統(tǒng)的精度主要決定于所用的測量元件的精度。因此，在伺服系統(tǒng)中必須采用高精度的測量元件，如精密電位器、自整角機和旋轉(zhuǎn)變壓器等。此外，也可采取附加措施來提高系統(tǒng)的精度，例如將測量元件（如自整角機）的測量軸通過減速器與轉(zhuǎn)軸相連，使轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角得到放大，來提高相對測量精度。采用這種方案的伺服系統(tǒng)稱為精測粗測系統(tǒng)或雙通道系統(tǒng)。通過減速器與轉(zhuǎn)軸嚙合的測角線路稱精讀數(shù)通道，直接取自轉(zhuǎn)軸的測角線路稱粗讀數(shù)通道。
結(jié)構(gòu)組成：
機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),類型繁多,但從自動控制理論的角度來分析,伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器,被控對象,執(zhí)行環(huán)節(jié),檢測環(huán)節(jié),比較環(huán)節(jié)等五部分。
比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進行比較,以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié),通常由專門的電路或計算機來實現(xiàn)。
控制器：
控制器通常是計算機或PID控制電路,其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理,以控制執(zhí)行元件按要求動作。
執(zhí)行環(huán)節(jié)：
執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的要求,將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機械能,驅(qū)動被控對象工作.機電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機或液壓,氣動伺服機構(gòu)等。
伺服系統(tǒng)的分類方法很多,常見的分類方法有以下三種：
(1)按被控量參數(shù)特性分類.
(2)按驅(qū)動元件的類型分類.
伺服控制系統(tǒng)按所用控制元件的類型可分為機電伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)（液壓控制系統(tǒng)） 和氣動伺服系統(tǒng)。
(3)按控制原理分類.
伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控 制伺服系統(tǒng)、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。
常見的四種伺服控制系統(tǒng)如下：
(1) 液壓伺服控制系統(tǒng)
液壓伺服控制系統(tǒng)是以電機提供動力基礎，使用液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作，完成各種設備不同的動作需要。液壓伺服控制系統(tǒng)按照偏差信號獲得和傳遞方式的不同分為機-液、電-液、氣-液等,其中應用較多的是機-液和電-液控制系統(tǒng)。按照被控物理量的不同,液壓伺服控制系統(tǒng)可以分為位置控制、速度控制、力控制、加速度控制、壓力控制和其他物理量控制等。液壓控制系統(tǒng)還可以分為節(jié)流控制(閥控)式和容積控制(泵控)式。在機械設備中,主要有機-液伺服系統(tǒng)和電-液伺服系統(tǒng)。
(2) 交流伺服控制系統(tǒng)
交流伺服控制系統(tǒng)包括基于異步電動機的交流伺服系統(tǒng)和基于同步電動機的交流伺服系統(tǒng)。除了具有穩(wěn)定性好、快速性好、精度高的特點外，具有一系列優(yōu)點。它的性能指標可以從調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動態(tài)響應和運行穩(wěn)定性等方面來衡量。
(3) 直流伺服控制系統(tǒng)
交流伺服控制系統(tǒng)的工作原理是建立在電磁力定律基礎上。與電磁轉(zhuǎn)矩相關(guān)的是互相獨立的兩個變量主磁通與電樞電流，它們分別控制勵磁電流與電樞電流，可方便地進行轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制。另一方面從控制角度看，直流伺服的控制是一個單輸入單輸出的單變量控制系統(tǒng)，經(jīng)典控制理論*適用于這種系統(tǒng)，因此，它憑借控制簡單，調(diào)速性能優(yōu)異，在數(shù)控機床的進給驅(qū)動中曾占據(jù)著主導地位。
(4) 電液伺服控制系統(tǒng)
它是一種由電信號處理裝置和液壓動力機構(gòu)組成的反饋控制系統(tǒng)。常見的有電液位置伺服系統(tǒng)、電液速度控制系統(tǒng)和電液力(或力矩)控制系統(tǒng)。
以上是我們常用到的四種伺服系統(tǒng)，他們的工作原理和性能以及可以應用的范圍都有所區(qū)別，各有自己的特點和優(yōu)缺點。因此在選擇或者購買的時候，就需要根據(jù)系統(tǒng)的需要以及需要控制的參數(shù)和實現(xiàn)的性能，通過計算后在選擇合適的產(chǎn)品。
技術(shù)要求：
1.系統(tǒng)精度
伺服系統(tǒng)精度指的是輸出量復現(xiàn)輸入信號要求的敏感程度,以誤差的形式表現(xiàn),可概括為動態(tài)誤差,穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差三個方面組成。
2.穩(wěn)定性
伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當作用在系統(tǒng)上的干擾消失以后,系統(tǒng)能夠恢復到原來穩(wěn)定狀態(tài)的能力;或者當給系統(tǒng)一個新的輸入指令后,系統(tǒng)達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。
3.響應特性
響應特性指的是輸出量跟隨輸入指令變化的反應速度,決定了系統(tǒng)的工作效率.響應速度與許多因素有關(guān),如計算機的運行速度,運動系統(tǒng)的阻尼和質(zhì)量等。
4.工作頻率
工作頻率通常是指系統(tǒng)允許輸入信號的頻率范圍.當工作頻率信號輸入時,系統(tǒng)能夠按技術(shù)要求正常工作;而其它頻率信號輸入時,系統(tǒng)不能正常工作。
