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电气伺服技术应用Zui广，主要原因是控制方便、灵活，容易获得驱动能源，没有公害污染，维护也比较容易。特别是电子技术和计算机软件技术的发展，为电气伺服技术的发展提供了广阔的前景。从电机发展过程看，异步交流伺服电机特性软，并且控制比同步电机复杂。步进电机一般为开环控制而无法准确定位，电机本身还有速度谐振区，PWM调速系统对位置跟踪性能较差，变频调速较简单但精度有时不够。直流电机伺服系统以其优良的性能被广泛地应用于位置随动系统中，但也有其缺点，例如结构复杂，在超低速时死区矛盾突出，并且换向刷会带来噪声和维护保养问题。考虑以上不足，无刷直流电机（BLDCM）用装有永磁体的转子取代有刷直流电机的定子磁极，将原直流电机的电枢变为定子。有刷直流电机是依靠机械换向器将直流电流转换为近似梯形波的交流电流供给电枢绕组，而无刷直流电机是将方波电流（实际上也是梯形波）直接输入定子。这种方波会引起系统转矩的波动，系统的平稳度不如永磁交流伺服电机。由于永磁材料的性能不断提高，价格不断下降，控制又比异步电机简单，容易实现高性能等缘故，永磁同步电机的交流伺服系统应用更为广泛。在控制策略上，基于电机稳态数学模型的电压/频率控制方法和开环磁通轨迹控制方法都难以达到良好的伺服特性，目前普遍应用的是基于永磁电机动态解耦数学模型的矢量控制方法，这是现代伺服系统的核心控制方法。人们为了提高控制特性和稳定性，提出了反馈线性化控制、滑模变结构控制、自适应控制等理论，还有不依赖数学模型的模糊控制和神经元网络控制方法，大多是在矢量控制的基础上附加应用这些控制方法。高性能伺服控制必须依赖高精度的转子位置反馈，当前的转子位置识别都是靠对编码器的Z脉冲或者C/D通道的识别来实现的，这给控制系统带来很大难度。人们一直希望取消这个环节，于是发展了无位置传感器技术（SensorlessControl）。至今，在商品化的产品中，采用无位置传感器技术只能达到大约1∶100的调速比，可以用在一些低档的、对位置和速度精度要求不高的伺服控制场合中，比如单纯追求快速启停和制动的缝纫机伺服控制。这个技术的高性能化还有待发展。从前面的讨论可以看出，数字化交流伺服系统的应用越来越广，用户对伺服驱动技术的要求越来越高。总体来说，伺服系统的发展趋势可以概括为以下几个方面。（1）交流代替直流伺服技术将继续迅速地由直流伺服系统转向交流伺服系统。从目前国际市场的情况看，几乎所有的新产品都是交流伺服系统。在工业发达国家，交流伺服电机的市场占有率已经超过80%。如西门子正在致力推出SinamicsS120交流伺服装置，而传统机床上的直流伺服6RA26设备将逐渐被淘汰。可以预见，在不久的将来，除了在某些微型电机领域之外，交流伺服电机将完全取代直流伺服电机。（2）数字代替模拟模拟控制器常用运算放大器及相应的电气元件实现，具有物理概念清晰、控制信号流向直观等优点。但其控制规律体现在硬件电路和所用的器件上，线路复杂，通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响。采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的伺服控制单元将全面代替以模拟电子器件为主的伺服控制单元，从而实现完全数字化的伺服系统。全数字化的实现，将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制。例如，传统的伺服系统电流环回路都是模拟电子回路，不能靠参数调整，经常由于温度或者其他原因产生零漂、积分饱和等不良现象。而现在的电流环都完成了驱动器中数字化，可以通过软件对其调整，避免了零漂，有助于参数的监控、保存等。（3）新型电力电子半导体器件目前，伺服控制系统的输出器件越来越多地采用开关频率很高的新型功率半导体器件，主要有大功率晶体管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。这些先进器件的应用显著地降低了伺服单元输出回路的功耗，提高了系统的响应速度，降低了运行噪声。（4）高度集成化新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为速度伺服单元与位置伺服单元两个模块的做法，代之以单一的高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元，只要通过软件设置系统参数，就可以改变其性能，既可以使用电机本身配置的传感器构成半闭环调节系统，又可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化还显著缩小了整个控制系统的体积，使得伺服系统的安装与调试工作都得到了简化。高度的集成化包括电路的集成、功能的集成、通信口的集成等，例如西门子的S120伺服驱动器，通过软件组态，既可以作速度控制，又可以实现基本定位功能。西门子的SimotionD系统内部集成了驱动的控制单元CU320，既可以实现对驱动的控制，也可以实现复杂的运动控制功能。（5）智能化、简易化智能化、简易化是当前所有工业控制设备的流行趋势，伺服驱动系统作为一种gaoji的工业控制装置当然也不例外。Zui新数字化的伺服控制单元通常都设计为智能型产品，它们的智能化特点表现在以下几个方面：系统的参数既可以通过相应的调试软件进行修改，又可以通过人机界面作实时修改，应用起来十分方便；它们都具有故障自诊断与分析功能，无论什么时候，只要系统出现故障，就会将故障的类型甚至可能引起故障的原因通过用户界面清楚地显示出来，又将故障记录保存在特定的参数中，这就简化了维修与调试的复杂性。除以上特点之外，有的伺服系统还具有参数自整定的功能。众所周知，闭环调节系统的参数整定是保证系统性能指标的重要环节，也是需要耗费较多时间与精力的工作。带有自整定功能的伺服单元可以通过几次试运行，自动将系统的参数整定出来，并自动实现其Zui优化。对于使用伺服单元的用户来说，这是新型伺服系统Zui具吸引力的特点之一。例如西门子的伺服驱动器S120，借助其调试软件，将整个控制回路通过图表的方式展现给用户，方便用户调试与故障诊断，还为用户提供了功能函数发生器、Trace、伯德图测量、自动优化功能。这些都是装置智能化、简易化的体现。（6）模块化和网络化在国外，以工业局域网技术为基础的工厂自动化工程技术在Zui近十年得到了长足的发展，并显示出良好的发展势头。为适应这一发展趋势，Zui新的伺服系统都配置了标准的串行通信接口（如RS-232C或RS-422接口等）和专用的局域网接口。这些接口的设置，显著地增强了伺服单元与其他控制设备间的互连能力，从而与CNC系统间的连接也变得十分简单，只需要一根电缆或光缆，就可以将数台甚至数十台伺服单元与上位计算机连接成为整个数控系统。也可以通过串行接口，与可编程控制器（PLC）的数控模块相连。西门子的伺服驱动器S120将控制单元、整流单元、电机模块、编码器等都进行了模块化的设计，模块之间采用Drive-CLiQ网络通信进行数据交换，使系统的配置变得更加灵活。由于一个控制单元可以驱动多个电机模块，这样多个轴之间可以共享一个控制单元或者整流单元，节省了资源，如图所示。Sinamics S120伺服驱动系统伺服系统将向两个方向发展：一个是满足一般工业应用要求、对性能指标要求不高的应用场合，追求低成本、少维护、使用简单等特点的驱动产品，如变频电机、变频器等；另一个就是代表着伺服系统发展水平的主导产品——伺服电机、伺服控制器，追求高性能、高速度、数字化、智能化、网络化的驱动控制，以满足用户较高的应用要求。