一、伺服電動機系統(tǒng)

　　它的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。在很多情況下，伺服電機系統(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(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角)，其結(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。伺服電機系統(tǒng)最初用于國防軍工, 如火炮的控制, 船艦、飛機的自動駕駛,導(dǎo)彈發(fā)射等,后來逐漸推廣到國民經(jīng)濟(jì)的許多部門,如自動機床、無線跟蹤控制等。

　　伺服(Servo)是ServoMechanism一詞的簡寫，來源于希臘，其含義是奴隸，顧名思義，就是指系統(tǒng)跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運動，而其中的運動要素包括位置、速度和力矩等物理量?；仡櫵欧姍C系統(tǒng)的發(fā)展歷程，從最早的液壓、氣動到如今的電氣化，由伺服電機、反饋裝置與控制器組成的伺服電機系統(tǒng)已經(jīng)走過了近50個年頭。

　　如今，隨著技術(shù)的不斷成熟，交流伺服電機技術(shù)憑借其優(yōu)異的性價比，逐漸取代直流電機成為伺服電機系統(tǒng)的主導(dǎo)執(zhí)行電機。交流伺服電機系統(tǒng)技術(shù)的成熟也使得市場呈現(xiàn)出快速的多元化發(fā)展，并成為工業(yè)自動化的支撐性技術(shù)之一。

　　我國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的不斷推進(jìn)，為我國伺服產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的市場，近年來，隨著數(shù)控機床、包裝機械、電子專用設(shè)備等行業(yè)繼續(xù)保持較好發(fā)展以及交流伺服技術(shù)的日益成熟，新興行業(yè)如新能源行業(yè)中的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)伺服技術(shù)的應(yīng)用使得我國伺服市場迅速發(fā)展，2010年，我國伺服市場同比增長39.7%，市場規(guī)模達(dá)到39.9億元。

　　很多有遠(yuǎn)識的國產(chǎn)廠商正加大研發(fā)力度提升其產(chǎn)品的性能，進(jìn)而擴大其品牌的號召力，國產(chǎn)伺服廠商改變進(jìn)口壟斷格局將指日可待。由此預(yù)測，未來五年，我國伺服電機系統(tǒng)行業(yè)受益于產(chǎn)業(yè)升級的影響，仍將保持20%以上的增長速度，至2015年，我國伺服電機系統(tǒng)行業(yè)市場規(guī)模有望突破100億元，其中，國產(chǎn)伺服產(chǎn)品的市場占有率將達(dá)到40%左右。

　　二、伺服電機系統(tǒng)主要用途

　　在自動控制系統(tǒng)中，把輸出量能以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)，亦稱伺服電機系統(tǒng)。數(shù)控機床的伺服電機系統(tǒng)是指以機床移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)，又稱為隨動系統(tǒng)。

　　伺服電機系統(tǒng)由伺服驅(qū)動裝置和驅(qū)動元件(或稱執(zhí)行元件伺服電機)組成，高性能的伺服電機系統(tǒng)還有檢測裝置，反饋實際的輸出狀態(tài)。

　　數(shù)控機床伺服電機系統(tǒng)的作用在于接受來自數(shù)控裝置的指令信號，驅(qū)動機床移動部件跟隨指令脈沖運動，并保證動作的快速和準(zhǔn)確，這就要求高質(zhì)量的速度和位置伺服。以上指的主要是進(jìn)給伺服控制，另外還有對主運動的伺服控制，不過控制要求不如前者高。數(shù)控機床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)往往主要取決于伺服電機系統(tǒng)。

　　三、伺服電機系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

　　從前面的討論可以看出，數(shù)字化交流伺服電機系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣，用戶對伺服驅(qū)動技術(shù)的要求越來越高?？偟膩碚f，伺服電機系統(tǒng)的發(fā)展趨勢可以概括為以下幾個方面：

　　1. 交流化

　　伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服電機系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服電機系統(tǒng)。從目前國際市場的情況看，幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服電機系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，AC伺服電機的　　市場占有率已經(jīng)超過80%。在國內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機的廠家也越來越多，正在逐步地超過生產(chǎn)DC伺服電機的廠家?？梢灶A(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，除了在某些微型電機領(lǐng)域之外，AC伺服電機將完全取代DC伺服電機。

　　2. 全數(shù)字化

　　采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(DSP)的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服電機系統(tǒng)。全數(shù)字化的實現(xiàn)，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服電機系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法(如：最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等)成為可能。

　　3. 采用新型電力電子半導(dǎo)體器件

　　目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，主要有大功率晶體管(GTR)、功率場效應(yīng)管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGBT)等。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低了運行噪聲。尤其值得一提的是，最新型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊(Intelligent Power Modules，簡稱IPM)。這種器件將輸入隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊之中。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容，與微處理器的輸出可以直接接口。它的應(yīng)用顯著地簡化了伺服單元的設(shè)計，并實現(xiàn)了伺服電機系統(tǒng)的小型化和微型化。