機電伺服系統(tǒng)

在交流伺服系統(tǒng)中，一般采用兩相交流電動機作為執(zhí)行部件。它的一個繞組是作為固定激磁用的,另一個繞組為控制繞組,兩個繞組上電壓的相位相差90°。兩相交流電機工作可靠，交流放大器結構簡單且沒有零點漂移，加上測量元件又都采用交流電（例如旋轉變壓器），所以交流伺服系統(tǒng)簡單可靠。但是交流電動機的效率較低,因此交流伺服系統(tǒng)一般僅用于100瓦以下的小功率場合。交流伺服系統(tǒng)的設計比直流伺服系統(tǒng)復雜得多，用于改善系統(tǒng)性能的校正裝置（見控制系統(tǒng)校正方法）在結構上也比較復雜。2100433B

直流伺服系統(tǒng)適用的功率范圍很寬，包括從幾十瓦到幾十千瓦的控制對象。通常，從提高系統(tǒng)效率的角度考慮,直流伺服系統(tǒng)多應用于功率在100瓦以上的控制對象。直流電動機的輸出力矩同加于電樞的電流和由激磁電流產(chǎn)生的磁通有關。磁通固定時，電樞電流越大，則電動機力矩越大。電樞電流固定時，增大磁通量能使力矩增加。因此，通過改變激磁電流或電樞電流，可對直流電動機的力矩進行控制。對電樞電流進行控制時稱電樞控制，這時控制電壓加在電樞上。若對激磁電流進行控制，則將控制電壓加在激磁繞組上，稱為激磁控制。

電樞控制時，反映直流電動機的力矩T與轉速N之間關系的機械特性基本上呈線性特性（見圖1）。圖1中Vc1，Vc1是加在電樞上的控制電壓，負斜率D為阻尼系數(shù)。電樞電感一般較小,因此電樞控制可以獲得很好的響應特性。缺點是負載功率要由電樞的控制電源提供，因而需要較大的控制功率，增加了功率放大部件的復雜性。例如,對要求控制功率較大的系統(tǒng),必須采用發(fā)電機－電動機組、電機放大機和可控硅等大功率放大部件。

激磁控制時要求電樞上加恒流電源，使電動機的力矩只受激磁電流控制。恒流特性可通過在電樞回路中接入一個大電阻（10倍于電樞電阻）來得到。對于大功率控制對象，串聯(lián)電阻的功耗會變得很大，很不經(jīng)濟。因此激磁控制只限于在低功率場合使用。電樞電源采用恒流源后，機械特性上的斜率等于零，引起電機的機電時間常數(shù)增加,加之激磁繞阻中的電感量較大,這些都使激磁控制的動態(tài)特性較差，響應較慢。

數(shù)控伺服系統(tǒng)是以機械位移為直接控制目標的自動控制系統(tǒng)，也可稱為位置隨動系統(tǒng)，簡稱為伺服系統(tǒng)。數(shù)控機床伺服系統(tǒng)主要有兩種：一種是進給伺服系統(tǒng)，它控制機床各坐標軸的切削進給運動，以直線運動為主；另一種是主軸伺服系統(tǒng)，它控制主軸的切削運動，以旋轉運動為主。伺服系統(tǒng)的控制方法主要分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方法。它實際上是指伺服系統(tǒng)實現(xiàn)位置伺服控制的三種方式。

電液伺服系統(tǒng)又稱跟蹤系統(tǒng)，是一種自動控制系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，執(zhí)行元件能夠自動、快速而準確地按照輸入信號的變化規(guī)律而動作。同時，系統(tǒng)還起到將信號功率放大的作用。這種由電液元件組成的系統(tǒng)稱為液壓伺服系統(tǒng)。其特點如下：

(1)伺服系統(tǒng)是一個位置跟蹤系統(tǒng)。輸出位移自動地跟隨輸入位移的變化規(guī)律而變化，體現(xiàn)為位置跟隨運動。

(2)伺服系統(tǒng)是一個功率放大系統(tǒng)。推動滑閥閥芯所需的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率卻可以很大，可帶動較大的負載運動。

(3)伺服系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)。輸出位移之所以能夠精確地復現(xiàn)輸入位移的變化。是因為控制滑閥的閥體和液壓缸體固連在一起，構成了一個負反饋控制通路。液壓缸輸出位移，通過這個反饋通路回輸給滑閥閥體，并與輸入位移相比較。從而逐漸減小和消除輸出位移和輸入位移之間的偏差，直到兩者相同為止。因此負反饋環(huán)節(jié)是液壓伺服系統(tǒng)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。負反饋也是自動控制系統(tǒng)具有的主要特征。