校平機伺服系統的發(fā)展及展望

校平機伺服系統也叫位置隨動(dòng)系統，它的根本任務(wù)是實(shí)現執行機械對位置指令(給定量)的準確跟蹤，當給定量隨機變化時(shí)，系統能使被控制量準確無(wú)誤地跟隨并復現給定量，是一個(gè)位置反饋控制系統，主要包括電機和驅動(dòng)器兩部分，廣泛用于航空、航天、及工業(yè)自動(dòng)化等自動(dòng)控制。隨著(zhù)電力電子、控制理論、計算機術(shù)等技術(shù)的發(fā)展以及電機制造工藝水平的不斷提高，伺服系統近年來(lái)獲得了發(fā)展。
　　一、校平機伺服系統的發(fā)展階段
　　伺服系統的發(fā)展與伺服電動(dòng)機的不同發(fā)展階段相聯(lián)系，由直流電機構成的伺服系統是直流伺服系統，由交流電機構成伺服系統是交流伺服系統。伺服電動(dòng)機至今經(jīng)歷了三個(gè)主要發(fā)展階段：
　　1、第 一個(gè)發(fā)展階段(20世紀60年代以前)：步進(jìn)電動(dòng)機開(kāi)環(huán)伺服系統
　　伺服系統的驅動(dòng)電機為步進(jìn)電動(dòng)機或功率步進(jìn)電動(dòng)機，位置控制為開(kāi)環(huán)系統。步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構，兩相混合式步進(jìn)電機步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機步距角一般為0.72°、0.36°。
　　步進(jìn)電機存在一些缺點(diǎn)：在低速時(shí)易出現低頻振動(dòng)現象；一般不具有過(guò)載能力；步進(jìn)電機的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負載過(guò)大易出現丟步或堵轉現象，停止時(shí)轉速過(guò)高易出現過(guò)沖現象。
　　2、   個(gè)發(fā)展階段(20世紀60-70年代)：直流伺服電動(dòng)機閉環(huán)伺服系統
　　由于直流電動(dòng)機具有優(yōu)良的調速性能，很多驅動(dòng)裝置采用了直流電動(dòng)機，伺服系統的位置控制也由開(kāi)環(huán)系統發(fā)展成為閉環(huán)系統。在數控機床的應用，永磁式直流電動(dòng)機占統治地位，其控制電路簡(jiǎn)單，無(wú)勵磁損耗，低速性能好。
　　3、第三個(gè)發(fā)展階段(80年代至今)：無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機、交流伺服電動(dòng)機伺服系統
　　由于伺服電機結構及其材料、控制技術(shù)的突破性進(jìn)展，出現了無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機，交流伺服電動(dòng)機等種種新型電動(dòng)機。交流伺服電機包括永磁同步電機和感應式異步電機，由永磁同步電機構成的交流伺服系統在技術(shù)上己趨于   成熟，具備了優(yōu)良的低速性能，并可實(shí)現弱磁高速控制，拓寬了系統的調速范圍，適應了伺服驅動(dòng)的要求。又因為微電子技術(shù)的發(fā)展，交流伺服系統的控制方式也向微機控制方向發(fā)展，并由硬件伺服轉向軟件伺服或智能化的軟件伺服。利用PWM技術(shù)能夠方便地控制輸出電壓的幅值、相位、頻率，PWM技術(shù)己成為現代交流伺服的基礎性技術(shù)。交流伺服驅動(dòng)系統為閉環(huán)控制，內部構成位置環(huán)和速度環(huán)，控制性能。交流伺服電機具有控制精度較高、運行性能好、較強的過(guò)載能力等特點(diǎn)。交流伺服系統具有共振功能，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點(diǎn)，便于系統調整。
　　交流伺服驅動(dòng)系統存在的主要問(wèn)題是交流伺服驅動(dòng)系統的低速穩定性問(wèn)題，它是制約速度控制特性的主要問(wèn)題，而提高速度的動(dòng)態(tài)響應，降低轉速波動(dòng)，速度的控制特性是伺服驅動(dòng)控制的主要目標。
　　二、校平機伺服系統的發(fā)展趨勢
　　1、交流化
　　目前   市場(chǎng)上，幾乎所有的新產(chǎn)品都是交流伺服系統，在國內生產(chǎn)交流伺服電機廠(chǎng)家也越來(lái)越多。
　　2、智能化
　　智能化是當前   工業(yè)控制設備的流行趨勢，    新數字化的伺服控制單元通常都設計為智能型產(chǎn)品，它們的智能化特點(diǎn)表現在以下幾個(gè)方面：   先他們都具有參數記憶功能，系統的所有運行參數都可以通過(guò)人機對話(huà)的方式用軟件來(lái)設置，保存在伺服單元內部，通過(guò)通信接口，這些參數可以在運行途中由上位計算機加以修改；其次它們都具有故障自診斷與分析功能，當系統出現故障，它會(huì )將故障的類(lèi)型以及可能引起故障的原因通過(guò)用戶(hù)界清楚顯示出來(lái)，這就簡(jiǎn)化了維修與調試的復雜性；有的校平機伺服系統還具有參數自整定的功能。
　　3、小型化
　　目前，校平機伺服系統一般將整個(gè)控制回路裝在一臺現場(chǎng)儀表里，將伺服電機，現場(chǎng)儀表控制器安裝為一體。伺服系統一體化，使得它的安裝與調試工作都了簡(jiǎn)化；將整個(gè)控制回路裝在一臺現場(chǎng)儀表里，又減少了因信號傳輸中的泄露和干擾等因素對系統的影響，提高了系統的性。而且    新型的伺服控制系統己經(jīng)開(kāi)始使用智能控制功率模塊IPM，這種器件將輸入隔離、能耗制動(dòng)、過(guò)溫、過(guò)壓、過(guò)流保護及故障診斷等功能全部集成在一個(gè)不大的模塊之中。它的應用顯著(zhù)地簡(jiǎn)化了伺服單元的設計，并實(shí)現了伺服系統的小型化和微型化。
　　4、網(wǎng)絡(luò )化
　　   上以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎的工廠(chǎng)自動(dòng)化工程技術(shù)在    近十年來(lái)了長(cháng)足的發(fā)展，為適應這一發(fā)展趨勢，交流伺服系統也應具有標準的串行通信接口(如RS-232)和的局域網(wǎng)接口，以增強其與其它控制設備間的互聯(lián)能力，只需要一根電纜或光纜，就可以將數臺、甚至數十臺伺服單元與上位計算機連接成為整個(gè)數控系統?，F場(chǎng)總線(xiàn)企業(yè)網(wǎng)作為今后控制系統的發(fā)展方向，以其所具有的開(kāi)放性，網(wǎng)絡(luò )化等優(yōu)點(diǎn)，使它與INTRENET的結合成為可能，現在許多    新的伺服產(chǎn)品都具有現場(chǎng)總線(xiàn)接口。
　　相信隨著(zhù)材料技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展以及電機制造工藝水平的逐步提高，伺服系統必將獲得   加的發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡(luò )化的交流伺服系統正成為現代伺服研究的熱點(diǎn)。