工业伺服驱动及控制系统行业特点及发展趋势
思瀚产业研究院 儒竞科技    2023-08-25

工业伺服驱动及控制系统是指以物体的位移、速度、角度等控制量组成的，能够跟踪目标任意变化的自动化控制系统，是基于变频技术的延伸产品，其不仅可进行速度、转矩控制，还可实现精确、快速、稳定的位置控制。

工业伺服驱动及控制系统主要由伺服驱动器、伺服电机、编码器三部分组成。伺服驱动器负责将从控制器接收到的信息分解为单个自由度系统可执行的命令，再传递给执行机构（伺服电机）；伺服电机将收到的电流信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，实现每一个关节角度、角速度和关节转矩的控制；编码器作为伺服系统的反馈装置，很大程度上决定伺服系统精度。编码器安装在伺服电机上，与电机同步旋转，转动的同时将编码信号送回控制器，控制器据以判断伺服电机的转向、转速、位置信息。

伺服系统按照执行元件的不同可分为液压伺服系统、电气伺服系统以及气动伺服系统，目前应用最为广泛的是电气伺服系统。电气伺服系统又可进一步分为直流伺服系统和交流伺服系统。其中，直流伺服电机可实现精确和快速的启动或停止功能，故多用于能通过微控制器或计算机控制的装备上。交流伺服电机包含编码器，与控制器一起提供闭环控制和反馈，其工作电压更高、扭矩更大、精度更高，主要运用于机器人、自动化装备等机械设备上。

（1）伺服驱动器

伺服驱动器是一种通过控制伺服电机实现高精度的传动系统定位的装置，是伺服驱动及控制系统中信号转换和信号放大的中枢，通过将输入信号和反馈信号进行综合并放大，根据综合信号极性的不同，输出相应的信号以控制伺服电机的正转或者反转；当输入信号与反馈信号相平衡时，伺服电机便停止转动，其末端执行机构便稳定于特定位置。

（2）伺服电机

伺服电机作为伺服驱动及控制系统中的执行部件，其作用是将伺服驱动器的信号转化为电机转动的角位移和角速度。伺服电机主要由定子和转子构成，定子上装有励磁绕组和控制绕组，其内部的转子是永磁铁或感应线圈，转子在由励磁绕组产生的旋转磁场的作用下转动。

伺服电机分为直流伺服电机和交流伺服电机两大类，与普通电机不同，伺服电机通常与编码器集成为一体，进而实现闭环控制和精准控制。

注：过载能力指超过额定转矩限值后能够承受的能力范围；调速范围指额定转速的调整范围；响应速度指伺服电机启动、加减速的响应时间。