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伺服驱动器的工作原理及伺服电机控制方式 - 伺服与运动控制

导语：伺服驱动器的工作原理及伺服驱动器控制方式-伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。

伺服驱动器（servo drives）又称之为“伺服”、“伺服电机”，是用于操纵交流伺服电机的这种控制板，其作用类似变频器作用于一般沟通交流电机，归属于伺服控制系统的部分，关键运用于高精的手机定位系统。通常是根据部位、速率和扭矩几种方法对交流伺服电机开展操纵，保持高精的传动装置精准定位，现阶段是传动系统技术性的高档商品。

现阶段流行的伺服均选用大数字信号处理器（DSP）作为操纵关键，可以保持非常复杂的控制算法，保持智能化、数字化和智能化系统。电力电子器件广泛选用以智能化输出功率控制模块（IPM）为关键设计方案的光耦电路，IPM內部集成化了光耦电路，一起具备过压、过电流量、超温、欠压等故障测试维护电源电路，在主控制回路中还添加软启动电源电路，以减少起动全过程对的冲击性。

输出功率驱动器模块最先根据三相电全桥整流电路对键入的动力电或是电压开展整流器，获得相对的交流电。历经整流器好的动力电或电压，再根据三相电正弦PWM工作电压型逆变电源直流变频来驱动器三相电永磁式同歩交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器的使用、伺服驱动器的调试、伺服驱动器的维护现在是伺服驱动器的重要技术课题，越来越多的工业控制技术经营者正在技术上深入研究伺服驱动器。

伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。

一般伺服都有三种控制方式：位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。

1、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值，由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

2、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。

应用主要在对材质的手里有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如绕线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。

如果对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。

如果上位有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点，如果本身要求不是很高，或者基本没有实时性的要求，采用位置控制方式。