第1章 伺服系统的发展历程

1.1 伺服系统的起源和定义

1.1.1 伺服系统的起源

“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把伺服机构当做得心应手的“驯服”工具，即服从控制信号的要求而运动。在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号消失，转子能即时停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名伺服系统。

1.1.2 伺服系统的定义

伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标值（或给定值）任意变化的自动控制系统。其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，使驱动器输出的力矩、速度和位置控制灵活、精确。伺服系统主要靠脉冲来定位，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。因为伺服电动机本身编码器具备发出脉冲的功能，所以伺服电动机每旋转一定角度，都会发出对应数量的脉冲。这样，和伺服电动机接收的脉冲形成了呼应，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动机，同时又收了多少脉冲回来，这样就能够很精确地控制电动机的转动，从而实现精确的定位。

1.1.3 伺服系统的特性

（1）高精度 伺服系统实现了精确位置、速度和力矩的闭环控制；克服了步进电动机丢步的问题。

（2）高转速 伺服系统高速性能好，一般额定转速能达到2000～3500r/min；小转矩电动机可达6000r/min。

（3）适应性强 伺服系统过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，特别适用于有瞬间负载波动和要求快速起动的场合。

（4）稳定性好 低速运行平稳，低速力矩大，波动小，低速运行时不会产生类似于步进电动机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合。

（5）实时性强 电动机加、减速的动态响应时间短，一般在几十毫秒之内。

（6）舒适性强 发热和噪声明显降低。耐高温性好，一般伺服电动机高温限制在100℃以下。