機電一體化技術是隨著科學技術不斷發(fā)展，生產工藝不斷提出新要求而迅速發(fā)展的。在控制方法上主要是從手動到自動;在控制功能上，是從簡單到復雜;在操作上，是由笨重到輕巧。隨著新的控制理論和新型電器及電子器件的出現，又為電氣控制技術的發(fā)展開拓了新途徑。

傳統(tǒng)機床電氣控制是繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等組成，實現對機床的啟動、停車、有極調速等控制。繼電器接觸式控制系統(tǒng)的優(yōu)點是結構簡單、維護方便、抗干擾強、價格低，因此廣泛應用于各類機床和機械設備。目前，在我國繼電器接觸式控制仍然是機床和其他機械設備最基本的電氣控制形式之一。

在實際生產中，由于大量存在一些用開關量控制的簡單的程序控制過程，而實際生產工藝和流程又是經常變化的，因而傳統(tǒng)的繼電器接觸式控制系統(tǒng)常不能滿足這種要求，因此曾出現了繼電器接觸控制和電子技術相結合的控制裝置，叫做順序控制器。它能根據生產需要改變控制程序，而又遠比電子計算機結構簡單，價格低廉，它是通過組合邏輯元件插接或編程來實現繼電器接觸控制的。但它的裝置體積大，功能也受到一定限制。隨著大規(guī)模集成電路和微處理機技術的發(fā)展及應用，上述控制技術也發(fā)生了根本性的變化，在上世紀70年代出現了將計算機的存儲技術引入順序控制器，產生了新型工業(yè)控制器——可編程序控制器(PLC)，它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前在世界各國已作為一種標準化通用裝置普遍應用于工業(yè)控制。

伺服電機是用于自動控制系統(tǒng)的機械部件。伺服系統(tǒng)是一個帶有輸出軸的微小部件。由于執(zhí)行器的設計，伺服提供了高速控制精度。當電機接收到信號時，伺服電機會根據操作員的指示加快操作速度。如果機械系統(tǒng)的目的是確定特定物體的位置，則該系統(tǒng)稱為伺服機構。而伺服電機有直流和交流兩種工作方式。文章將主要介紹直流伺服電機工作原理與其特點。

直流電機與伺服機構(閉環(huán)控制系統(tǒng))一起充當伺服電機，在自動化行業(yè)中基本上用作機械傳感器?；谄渚_的閉環(huán)控制，它在許多行業(yè)都有廣泛的應用。

通常伺服電機根據其運行所使用的電源性質分為交流伺服電機和直流伺服電機。有刷永磁直流伺服電機由于其成本、效率和簡單性而用于簡單的應用。

直流伺服電機工作原理

直流伺服電機是由四個主要部件組成的組件，即直流電機、位置傳感裝置、齒輪組件和控制電路。直流電機的所需速度取決于所施加的電壓。為了控制電機速度，電位器產生一個電壓，該電壓被施加到誤差放大器的輸入之一。

直流伺服電機工業(yè)原理

在一些電路中，控制面板用于產生與電機所需位置或速度相對應的直流參考電壓，并將其應用于帶電壓轉換器的脈沖。脈沖的長度決定了施加到誤差放大器上的電壓作為所需電壓，以產生數字控制 PLC 或任何其他設備所需的速度或位置。

反饋傳感器通常是電位器，它們通過齒輪機構產生與電機軸絕對角度相對應的電壓。反饋電壓值施加在輸入誤差比較器放大器上，將由電位計反饋產生的電機當前位置產生的電壓與電機所需位置產生的電壓進行比較，以減少正電壓或負電壓的誤差。只要存在誤差，該誤差電壓就會隨著誤差增加施加到電樞的輸出電壓而增加。比較放大器放大誤差電壓和相應的電樞功率，電機填充誤差為零。如果誤差為負，則電樞電壓消失，因此電樞電壓反轉，電樞沿相反方向旋轉。

直流伺服電機的特點有哪些

直流伺服電機中有一個帶有正負端子的直流電 (DC)。在這些端子中的每一個之間，電流以完全相同的方向流動。伺服電機的慣量應該更小以保證精度和準確度。直流伺服電具有快速響應，這可以通過保持高扭矩重量比來獲得。此外，直流伺服電的速度特性應該是線性的。

使用直流伺服電機，電流控制比使用交流伺服電機簡單得多，因為唯一的控制要求是電流電樞幅度。電機速度由占空比控制的脈寬調制 (PWM) 控制。控制通量用于管理扭矩，從而在每個活動周期內實現可靠的一致性。

直流伺服電機工作原理

直流伺服電機的慣性往往大于鼠籠式交流電機。這和增加的刷子摩擦阻力是阻礙它們在儀器伺服系統(tǒng)中使用的主要因素。在小尺寸中，直流伺服電機主要用于飛機控制系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，重量和空間限制要求電機提供每單位體積的最大功率。它們通常用于間歇工作或需要異常高啟動扭矩的地方。直流伺服電機還可用于機電致動器、過程控制器﹑編程設備、工業(yè)自動化機器人、數控機床設備以及許多其他類似性質的應用。

文章簡單介紹了直流伺服電機工作原理與特點，瀏覽全文能了解到直流伺服電機是由四個主要部件組成的組件，即直流電機、位置傳感裝置、齒輪組件和控制電路。直流電機的所需速度取決于所施加的電壓。為了控制電機速度，電位器產生一個電壓，該電壓被施加到誤差放大器的輸入之一。

直流、交流伺服電機的結構及工作原理

一、伺服電機(servomotor)的由來和定義

伺服：一詞源于希臘語“奴隸”的意思。人們想把“伺服機構”當個得心應手的馴服工具，服從控制信號的要求而動作。

伺服系統(tǒng)：是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服的主要任務是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調控等處理，使驅動裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。

由于它的“伺服”性能，因此它就被命名為伺服電機。其功能是將輸入的電壓控制信號轉為軸上輸出的角位移和角速度驅動控制對象。

伺服電機一般分為兩大類：直流伺服電機、交流伺服電機。

二、交流伺服電動機

1、交流伺服電機的結構

伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。

交流伺服電動機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動機相似。其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組RF，它始終接在交流電壓Uf上;另一個是控制繞組L，聯接控制信號電壓Uc。交流伺服電動機的轉子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性，無“自轉”現象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式：一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子，為了減小轉子的轉動慣量，轉子做得細長;另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內放置固定的內定子?？招谋无D子的轉動慣量很小，反應迅速，而且運轉平穩(wěn)，因此被廣泛采用。

2、交流伺服電動機的工作原理

交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場，轉子靜止不動。當有控制電壓時，定子內便產生一個旋轉磁場，轉子沿旋轉磁場的方向旋轉，在負載恒定的情況下，電動機的轉速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉。

3、伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：

1、起動轉矩大

由于轉子電阻大，與普通異步電動機的轉矩特性曲線相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉差率,這樣不僅使轉矩特性(機械特性)更接近于線性，而且具有較大的起動轉矩。因此，當定子一有控制電壓，轉子立即轉動，即具有起動快、靈敏度高的特點。

2、運行范圍較廣

3、無自轉現象

正常運轉的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉的旋轉磁場與轉子作用所產生的兩個轉矩特性以及合成轉矩特性.

交流伺服電動機的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220、380V;當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。

交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。

三、直流伺服電機

1、直流伺服電機的結構

最早的伺服電動機是一般的直流電動機，在控制精度不高的情況下，才采用一般的直流電機做伺服電動機。目前的直流伺服電動機從結構上講,就是小功率的直流電動機,其勵磁多采用電樞控制和磁場控制,但通常采用電樞控制。

2、直流伺服電機的原理

直流伺服電機的工作原理與普通的直流電機工作原理基本相同。依靠電樞氣流與氣隙磁通的作用產生電磁轉矩，使伺服電機轉動。通常采用電樞控制方式，在保持勵磁電壓不變的條件下，通過改變電壓來改變轉速。電壓越小轉速越低，電壓為零時，停止轉動。因為電壓為零時，電流也為零，所以電機不會產生電磁轉矩，既不會出現自轉現象。

3、 直流伺服電機的特點

輸入或輸出為直流電能的旋轉電機。它的模擬調速系統(tǒng)一般是由2個閉環(huán)構成的，既速度閉環(huán)和電流閉環(huán)，為使二者能夠相互協調、發(fā)揮作用，在系統(tǒng)中設置了2個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流。2個反饋閉環(huán)在結構上采用一環(huán)套一環(huán)的嵌套結構，這就是所謂的雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，它具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點，因而得到廣泛地應用。通常是由模擬運放構成PI或PID電路;信號調理主要是對反饋信號進行濾波、放大?？紤]到直流電機的數學模型，模擬調速系統(tǒng)動態(tài)傳遞函數關系在模擬調速系統(tǒng)的調試過程中，因電機的參數或負載的機械特性與理論值有較大差異，往往需要頻繁更換R，C等元件來改變電路參數，以獲得預期的動態(tài)性能指標，這樣做起來非常麻煩，如果采用可編程模擬器件構成調節(jié)器電路，系統(tǒng)參數如增益、帶寬甚至電路結構都可以通過軟件進行修改，調試起來就非常方便。