广泛，几乎工业生产的所有领域都成为伺服系统的应用对象。

    4.

 

伺服驱动产品概况

    由于伺服驱动产品在工业生产中的应用十分广泛，市场上的相关产品种类很多，从普
通电机、变频电机、伺服电机、变频器、伺服控制器到运动控制器、单轴控制器、多轴控制器、
可编程控制器、上位控制单元乃至车间级和厂级监控工作站等一应俱全。对于用户而言可

 

以很方便地根据实际需要灵活选用。下面以安川公司的伺服产品为例做一介绍。

    4.1 

 

伺服电机

        随 着 永 磁 材 料 制 造 工 艺 的 不 断 完 善 ， 新 一 代 的 伺 服 电 机 大 都 采 用 了 最 新 的
Nd2Fe14B1（铷铁硼）材料，该材料的剩余磁密、矫顽力、最大磁能积均好于其他永磁材
料，再加上合理的磁极、磁路及电机结构设计，大大地提高了电机的性能，同时又缩小了
电机的外形尺寸。新一代的伺服电机大都采用了新型的位置编码器，这种位置编码器的信
号线数量从 9 根减少到 5 根，并支持增量型和绝对值型两种类型，通信速率达 4M/s，通
信周期为 62.5μs，数据长度为 12 位，编码器分辨率为 20bit/rev，即每转生成 100 万个脉
冲，最高转速达 6000r/min，编码器电源电流仅为 16μA  

。

    伺服电机按照容量可以分为超小型（MINI 型）、小容量型、中容量型和大容量型。超小
容量型的功率范围为 10W 到 20W，小容量型的功率范围为 30W 到 750W，中容量型的功
率范围为 300W 到 15KW，大容量型的功率范围为 22KW 到 55KW。伺服电机的供电电压
范围从 100V 到 400V（单相/

 

三相）。

    4.2 

 

伺服控制单元

    传统的模拟控制虽然具有连续性好、响应速度快及成本低的优点，但也有难以克服的缺
点，如系统调试困难，容易受到环境温度变化的影响而产生漂移，难以实现柔性化设计 ，
缺乏实现复杂计算的能力，无法实现现代控制理论指导下的控制算法等。所以现代伺服控
制器均采用全数字化结构，伺服控制系统的主要理论也采用了现代的矢量控制思想，它

 

实现了电流向量的幅值控制和相位控制。

    为了提高产品的性能，新一代的伺服控制器采用了多种新技术、新工艺。如安川公司的
伺服控制器就采用了许多新的技术手段来提高其产品的性能，其中主要有以下几个方面。 

    （1）在电流环路中采用了 d—q 轴变换电流单元，在新的控制方式中，主 CPU 的运算
量得以减少，通过硬件来进行电流环控制，即将控制算法固化在 LSI 专用硬件环路中。通
过采用高速的 d—q 轴变换电流单元，使电流环的转矩控制精度有了进一步的提高。使用 d
—q

 

轴变换电流控制，实现了在稳态运行及瞬态运行时均能保持良好的性能。

    （2）采用了脉冲编码器倍增功能，新的控制算法使位置控制的整定时间缩短为原来的

 

三分之一。