伺服电机的原理介绍

伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。

伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便(换碳刷)，产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机广泛应用于数控机床、包装机械、橡胶机械、纺织、印刷机械、塑胶机械、塑料机械、PCB设备、医疗设备以及各种自动化设备。

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，伺服电机可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化而变化的自动控制系统。伺服电机的工作原理是伺服主要靠脉冲来定位，当伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移。伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

每种类型的伺服电机的规格中都有额定转矩、最大转矩、伺服电机惯量等参数。每个参数与负载扭矩和负载惯性之间必须有相关性。伺服电机的输出转矩必须满足机构的加速度和重量等负荷机构的运动条件的要求。 机构的运动条件(水平和垂直旋转)与伺服电机的输出没有直接关系，但一般情况下，伺服电机的输出越高，相对输出扭矩越高。

伺服电机的选用不仅受机构重量的影响，同时设备运动条件也会改变伺服电机的选用。惯性越大，加减速扭矩越大，加减速时间越短，伺服电机输出扭矩越大。选择伺服电机规格时，请遵循以下步骤。

(1)初始选择伺服电机的最高输出功率扭矩必须大于加速扭矩+负载扭矩时，必须选择其他模型进行验证，直到符号满足要求。

(2)负载力矩是根据负载重量、结构、摩擦系数和运行效率计算的。

(3)根据运行条件的要求，选择适当的负荷惯性量修正公式，计算机构的负荷惯性量。

(4)根据负载惯量和伺服电机惯量，选择合适的假选定伺服电机规格。

(5)根据负载扭矩、加速扭矩、减速扭矩和保持扭矩计算连续瞬时扭矩。

(6)定义了载荷机构的运动条件，即加减速速度、运动速度、机构重量、机构运动等。

(7)结合主伺服电机的惯性和负载惯性，计算了加速扭矩和减速扭矩。

伺服电机工作原理：

当伺服电机接收到1个脉冲，将旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，当伺服电机每旋转一个角度，将发出对应数量的脉冲，将和伺服电机接收到的脉冲形成闭环，自动控制系统将知道已发多少脉冲到伺服电机，并接收到多少脉冲汇给自动控制系统，自动控制系统蒋精确地控制电机的转动，从而实现精确的定位。

直流伺服电机分为有刷和无刷电机，有刷电机成本低、结构简单、启动转矩大，但易产生电磁干扰;无刷电机体积小、响应快、力矩稳定，但控制方法复杂。

交流伺服电机分为同步和异步电机，运动控制中通常使用同步电机，同步电机功率范围大，适合做低速平稳运行的应用。

伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

伺服电机的调试方法如下：

1.初始化参数

2.接线

3.试方向

4.抑制零漂

5.建立闭环控制

6.调整闭环参数

使用伺服电机的优点：

1.精度：实现位置、速度和力矩的闭环控制

2.转速：高速性能好

3.适应性：抗过载能力强