伺服系统设计
摘要：伺服系统设计是机电一体化设计的重要内容，它是根据输入的指令值与输出的物理
量之间的偏差进行动作控制的。伺服系统在生活中随处可见，它的是通过机电结合得以实现
的，具有广泛的应用。
关键字：伺服系统控制
传感器
1.伺服系统的基本概念
伺服系统，又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统
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。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动
装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很多情况下，伺服系统专指被控制量
（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械
位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角），其结构组成和其他形式的反馈控制系
统没有原则上的区别。
2.
伺服电动机的工作原理
(1) 伺服主要靠
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。
(2) 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和
中一般都用同
步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增
大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。
(3) 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的 U/V/W 三相电形成电磁场，转子在
此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目
标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
3.
伺服电动机的分类
伺服电动机分交、直流两类。交流伺服电动机的工作原理与交流感应电动机相同。在定子
上有两个相空间位移
90°电角度的励磁绕组 Wf 和控制绕组 WcoWf 接一恒定交流电压，