校平機伺服系統(tǒng)的發(fā)展及展望

校平機伺服系統(tǒng)也叫位置隨動系統(tǒng)，它的根本任務是實現(xiàn)執(zhí)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，系統(tǒng)能使被控制量準確無誤地跟隨并復現(xiàn)給定量，是一個位置反饋控制系統(tǒng)，主要包括電機和驅動器兩部分，廣泛用于航空、航天、及工業(yè)自動化等自動控制。隨著電力電子、控制理論、計算機術等技術的發(fā)展以及電機制造工藝水平的不斷提高，伺服系統(tǒng)近年來獲得了發(fā)展。
　　一、校平機伺服系統(tǒng)的發(fā)展階段
　　伺服系統(tǒng)的發(fā)展與伺服電動機的不同發(fā)展階段相聯(lián)系，由直流電機構成的伺服系統(tǒng)是直流伺服系統(tǒng)，由交流電機構成伺服系統(tǒng)是交流伺服系統(tǒng)。伺服電動機至今經(jīng)歷了三個主要發(fā)展階段：
　　1、第 一個發(fā)展階段(20世紀60年代以前)：步進電動機開環(huán)伺服系統(tǒng)
　　伺服系統(tǒng)的驅動電機為步進電動機或功率步進電動機，位置控制為開環(huán)系統(tǒng)。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構，兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72°、0.36°。
　　步進電機存在一些缺點：在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象；一般不具有過載能力；步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉現(xiàn)象，停止時轉速過高易出現(xiàn)過沖現(xiàn)象。
　　2、   個發(fā)展階段(20世紀60-70年代)：直流伺服電動機閉環(huán)伺服系統(tǒng)
　　由于直流電動機具有優(yōu)良的調速性能，很多驅動裝置采用了直流電動機，伺服系統(tǒng)的位置控制也由開環(huán)系統(tǒng)發(fā)展成為閉環(huán)系統(tǒng)。在數(shù)控機床的應用，永磁式直流電動機占統(tǒng)治地位，其控制電路簡單，無勵磁損耗，低速性能好。
　　3、第三個發(fā)展階段(80年代至今)：無刷直流伺服電動機、交流伺服電動機伺服系統(tǒng)
　　由于伺服電機結構及其材料、控制技術的突破性進展，出現(xiàn)了無刷直流伺服電動機，交流伺服電動機等種種新型電動機。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(tǒng)在技術上己趨于   成熟，具備了優(yōu)良的低速性能，并可實現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調速范圍，適應了伺服驅動的要求。又因為微電子技術的發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)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技術能夠方便地控制輸出電壓的幅值、相位、頻率，PWM技術己成為現(xiàn)代交流伺服的基礎性技術。交流伺服驅動系統(tǒng)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、較強的過載能力等特點。交流伺服系統(tǒng)具有共振功能，并且系統(tǒng)內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調整。
　　交流伺服驅動系統(tǒng)存在的主要問題是交流伺服驅動系統(tǒng)的低速穩(wěn)定性問題，它是制約速度控制特性的主要問題，而提高速度的動態(tài)響應，降低轉速波動，速度的控制特性是伺服驅動控制的主要目標。
　　二、校平機伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
　　1、交流化
　　目前   市場上，幾乎所有的新產品都是交流伺服系統(tǒng)，在國內生產交流伺服電機廠家也越來越多。
　　2、智能化
　　智能化是當前   工業(yè)控制設備的流行趨勢，    新數(shù)字化的伺服控制單元通常都設計為智能型產品，它們的智能化特點表現(xiàn)在以下幾個方面：   先他們都具有參數(shù)記憶功能，系統(tǒng)的所有運行參數(shù)都可以通過人機對話的方式用軟件來設置，保存在伺服單元內部，通過通信接口，這些參數(shù)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(tǒng)出現(xiàn)故障，它會將故障的類型以及可能引起故障的原因通過用戶界清楚顯示出來，這就簡化了維修與調試的復雜性；有的校平機伺服系統(tǒng)還具有參數(shù)自整定的功能。
　　3、小型化
　　目前，校平機伺服系統(tǒng)一般將整個控制回路裝在一臺現(xiàn)場儀表里，將伺服電機，現(xiàn)場儀表控制器安裝為一體。伺服系統(tǒng)一體化，使得它的安裝與調試工作都了簡化；將整個控制回路裝在一臺現(xiàn)場儀表里，又減少了因信號傳輸中的泄露和干擾等因素對系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的性。而且    新型的伺服控制系統(tǒng)己經(jīng)開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、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成在一個不大的模塊之中。它的應用顯著地簡化了伺服單元的設計，并實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。
　　4、網(wǎng)絡化
　　   上以工業(yè)局域網(wǎng)技術為基礎的工廠自動化工程技術在    近十年來了長足的發(fā)展，為適應這一發(fā)展趨勢，交流伺服系統(tǒng)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(shù)臺、甚至數(shù)十臺伺服單元與上位計算機連接成為整個數(shù)控系統(tǒng)。現(xiàn)場總線企業(yè)網(wǎng)作為今后控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，以其所具有的開放性，網(wǎng)絡化等優(yōu)點，使它與INTRENET的結合成為可能，現(xiàn)在許多    新的伺服產品都具有現(xiàn)場總線接口。
　　相信隨著材料技術、電力電子技術、控制理論技術、計算機技術、微電子技術的發(fā)展以及電機制造工藝水平的逐步提高，伺服系統(tǒng)必將獲得   加的發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡化的交流伺服系統(tǒng)正成為現(xiàn)代伺服研究的熱點。