数控机床的使用率要求很高，常常是 24 小时连续工作不能停机，因而要求工作可靠。
    数控机床伺服系统的基本组成如图 2 所示。数控机床的伺服系统按有无反馈检测元件
分为开环控制系统和闭环控制系统。驱动控制单元是将进给指令转化为执行元件所需要的
信号，执行元件将该信号转为机械位移。开环控制系统没有反馈检测元件和比较控制环节，
这些是闭环控制系统必须的部分。

图 2 伺服系统的基本组成
 
    伺服系统按用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统。按有无反馈检测元件分为
开环控制系统和闭环控制系统。按执行元件的不同，分为步进伺服系统、直流伺服系统和
交流伺服系统。
    步进伺服系统
    在 20 世纪 60 年代以前，步进伺服系统是以步进电机驱动的液压伺服电动机或是以功
率步进电机直接驱动为特征，伺服系统采用开环控制。
    步进伺服系统接受脉冲信号，它的转速和转过的角度取决于指令脉冲的频率或个数。
由于没有检测和反馈环节，步进电机的精度取决于步距角的精度，齿轮传动间隙等，所
以它的精度较低。而且步进电机在低频时易出现振动现象，它的输出力矩随转速升高而下

“

降。又由于步进伺服系统为开环控制，步进电机在启动频率过高或负载过大时易出现 丢

” “

”

步 或 堵转 现象，停止时转速过高容易出现过冲的现象。另外步进电机从静止加速到工
作转速需要的时间也较长，速度响应较慢。但是由于其结构简单，易于调整，工作可靠，
价格较低的特点，在许多要求不高的场合还是可以应用的。
    直流伺服系统
    60～70 年代后，数控系统大多采用直流伺服系统。直流伺服电机具有良好的宽调速性
能。输出转矩大，过载能力强，伺服系统也由开环控制发展为闭环控制，因而在工业及相
关领域获得了更加广泛的运用。但是，随着现代工业的快速发展，其相应设备如精密数控
机床、工业机器人等对电伺服系统提出越来越高的要求，尤其是精度、可靠性等性能。而传
统直流电动机采用的是机械式换向器，在应用过程中面临很多问题，如电刷和换向器易
磨损，维护工作量大，成本高;换向器换向时会产生火花，使电机的最高转速及应用环境
受到限制;直流电机结构复杂、成本高、对其他设备易产生干扰。
    这些问题的存在，限制了直流伺服系统在高精度、高性能要求伺服驱动场合的应用。
    交流伺服系统
    针对直流电动机的缺点，人们一直在努力寻求以交流伺服电动机取代具有机械换向器
和电刷的直流伺服电动机的方法，以满足各种应用领域，尤其是高精度、高性能伺服驱动
领域的需要。但是由于交流电机具有强耦合，非线性的特性，控制非常复杂，所以高性能
运用一直受到局限。自 80 年代以来，随着电子电力等各项技术的发展，特别是现代控制
理论的发展，在矢量控制算法方面的突破，原来一直困扰着交流电动机的问题得以解决 ，
交流伺服发展地越来越快。