伺服系統(tǒng)（servomechanism）又稱隨動系統(tǒng)，是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)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(biāo)（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。

本文首先介紹了伺服系統(tǒng)的組成，其次介紹了伺服系統(tǒng)的特點、作用及分類，最后闡述了伺服系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用趨勢及實例，具體的跟隨小編一起來了解一下。

伺服系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由觸摸屏、PLC、伺服驅(qū)動器、永磁同步伺服電機組成，其中伺服電機是運動的執(zhí)行機構(gòu)，對其進(jìn)行位置、速度和電流三環(huán)控制，從而達(dá)到用戶的功能要求。

伺服系統(tǒng)的特點、作用及分類

特點

1、精確的檢測裝置：以組成速度和位置閉環(huán)控制；

2、有多種反饋比較原理與方法：根據(jù)檢測裝置實現(xiàn)信息反饋的原理不同，伺服系統(tǒng)反饋比較的方法也不相同。常用的有脈沖比較、相位比較和幅值比較3種；

3、高性能的伺服電動機（簡稱伺服電機）：用于高效和復(fù)雜型面加工的數(shù)控機床，伺服系統(tǒng)將經(jīng)常處于頻繁的啟動和制動過程中。要求電機的輸出力矩與轉(zhuǎn)動慣量的比值大，以產(chǎn)生足夠大的加速或制動力矩。要求伺服電機在低速時有足夠大的輸出力矩且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，以便在與機械運動部分連接中盡量減少中間環(huán)節(jié)；

4、寬調(diào)速范圍的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即速度伺服系統(tǒng)：從系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)看，數(shù)控機床的位置閉環(huán)系統(tǒng)可看作是位置調(diào)節(jié)為外環(huán)、速度調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，其內(nèi)部的實際工作過程是把位置控制輸入轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的速度給定信號后，再通過調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動伺服電機，實現(xiàn)實際位移。數(shù)控機床的主運動要求調(diào)速性能也比較高，因此要求伺服系統(tǒng)為高性能的寬調(diào)速系統(tǒng)。

主要作用

1、以小功率指令信號去控制大功率負(fù)載;

2、在沒有機械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠(yuǎn)處的輸出軸，實現(xiàn)遠(yuǎn)距同步傳動;

3、使輸出機械位移精確地跟蹤電信號，如記錄和指示儀表等。

主要分類

從系統(tǒng)組成元件的性質(zhì)來看，有電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和電氣-液壓伺服系統(tǒng)及電氣-電氣伺服系統(tǒng)等；

從系統(tǒng)輸出量的物理性質(zhì)來看，有速度或加速度伺服系統(tǒng)和位置伺服系統(tǒng)等；

從系統(tǒng)中所包含的元件特性和信號作用特點來看，有模擬式伺服系統(tǒng)和數(shù)字式伺服系統(tǒng)；

從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點來看，有單回伺服系統(tǒng)、多回伺服系統(tǒng)和開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)按其驅(qū)動元件劃分，有步進(jìn)式伺服系統(tǒng)、直流電動機（簡稱直流電機）伺服系統(tǒng)、交流電動機（簡稱交流電機）伺服系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

1、激光加工領(lǐng)域

2、機器人領(lǐng)域

3、數(shù)控車床領(lǐng)域

4、大規(guī)模集成電路制造辦公自動化設(shè)備

5、雷達(dá)等高科技領(lǐng)域

伺服系統(tǒng)應(yīng)用趨勢

自動控制系統(tǒng)不僅在理論上飛速發(fā)展，在其應(yīng)用器件上也日新月異。模塊化、數(shù)字化、高精度、長壽命的器件每隔3～5年就有更新?lián)Q代的產(chǎn)品面市。傳統(tǒng)的交流伺服電機特性軟，并且其輸出特性不是單值的;步進(jìn)電機一般為開環(huán)控制而無法準(zhǔn)確定位，電動機本身還有速度諧振區(qū)，pwm調(diào)速系統(tǒng)對位置跟蹤性能較差，變頻調(diào)速較簡單但精度有時不夠，直流電機伺服系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能被廣泛的應(yīng)用于位置隨動系統(tǒng)中，但其也有缺點，例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在超低速時死區(qū)矛盾突出，并且換向刷會帶來噪聲和維護保養(yǎng)問題。新型的永磁交流伺服電機發(fā)展迅速，尤其是從方波控制發(fā)展到正弦波控制后，系統(tǒng)性能更好，它調(diào)速范圍寬，尤其是低速性能優(yōu)越。

伺服系統(tǒng)的應(yīng)用實例_紡織機械中的應(yīng)用

目前國內(nèi)紡織工業(yè)中紡織機械伺服應(yīng)用約占國內(nèi)伺服應(yīng)用總量的8%左右，下面就伺服系統(tǒng)在紡織機械中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

1、在梳理領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，生產(chǎn)線設(shè)備，在外觀形態(tài)和內(nèi)在質(zhì)量上，都已有了長足的發(fā)展，具備了精細(xì)抓棉能力，設(shè)計更加人性化，有著友好的人機界面，操作維護也更加簡便。聲、光、電、氣、變頻傳動技術(shù)、先進(jìn)的伺服系統(tǒng)等新技術(shù)以及新工藝、新的梳棉理論被大量采用，體現(xiàn)在清梳聯(lián)生產(chǎn)線的設(shè)計制造中，促使清梳聯(lián)生產(chǎn)線向高產(chǎn)、高速、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展，提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性、可靠性，保證了整個生產(chǎn)流程能夠同步、連續(xù)、平穩(wěn)地運行，把棉條長短片段的不勻率、棉結(jié)含量、生條含雜率都穩(wěn)定控制在一定的范圍內(nèi)，保證了后部生產(chǎn)工序的原料質(zhì)量。

2、在并條機上的應(yīng)用

隨著紡紗生產(chǎn)要求的不斷提高，在并條機上應(yīng)用自調(diào)勻整技術(shù)己顯得十分重要，這能自動有效地檢測喂入紗條長短片段條干的不勻，可實時調(diào)節(jié)牽伸倍數(shù)，從而有效地控制輸出紗條的質(zhì)量，但這種控制系統(tǒng)尚有較大的提升空間。

FA387型并條機通過伺服電機及數(shù)字化閉環(huán)控制技術(shù)，實現(xiàn)了主牽伸無級調(diào)節(jié)和動態(tài)監(jiān)控，最小牽伸倍數(shù)可在±0.01倍范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，重量控制精度可達(dá)0.05g/（5m），紗條質(zhì)量穩(wěn)定，運轉(zhuǎn)可靠。其先進(jìn)的的電子控制和自動化技術(shù)有效地降低了并條機的功耗和運轉(zhuǎn)噪聲，操作維護方便，每萬錠運轉(zhuǎn)班修機工可減少4～8人，每年可節(jié)約資金約20萬元。

FA398A型并條機采用了計算機控制、伺服驅(qū)動、變頻調(diào)速以及傳感器檢測等先進(jìn)電子技術(shù)，實現(xiàn)了開環(huán)控制短片段的全過程自調(diào)勻整和對紗條的實時控制，對于不同品種在不同速度等條件下試驗時，均能達(dá)到穩(wěn)定控制、勻整效果好，出條質(zhì)量明顯改善的效果，該機運開環(huán)控制的自調(diào)勻整系統(tǒng)控制原理圖如下。

3、粗紗機上的應(yīng)用

在多電動機傳動系統(tǒng)的粗紗機中，牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋分別由獨立的伺服電動機傳動，多電機的同步協(xié)調(diào)由一個高精度控制系統(tǒng)完成。采用了伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化控制，能有效地解決起動、點動、停車過程中多電動機同步控制問題，消除粗紗機在開關(guān)車過程中紗線易產(chǎn)生的細(xì)節(jié)疵點，同時取消龍筋平衡重錘和差微齒輪，簡化保養(yǎng)維修工作，并有利于節(jié)約能源、降低噪聲及振動。

《新型翼導(dǎo)粗紗機項目探討與可行性分析》研究了基于伺服控制系統(tǒng)的高速粗紗機新型翼導(dǎo)卷繞，管導(dǎo)卷繞方式已經(jīng)發(fā)展成熟，但由于其自身的局限性，導(dǎo)致難以進(jìn)一步提高紡紗速度和成紗質(zhì)量。而在現(xiàn)在的科技條件下，翼導(dǎo)的缺點能被克服，其優(yōu)點可以顯現(xiàn)，從而為粗紗機的發(fā)展提供新的思路。

4、細(xì)紗機上的應(yīng)用

伺服系統(tǒng)由控制器、驅(qū)動器、執(zhí)行電動機和傳感器構(gòu)成，主要運用在細(xì)紗機的集體落紗系統(tǒng)，傳統(tǒng)的細(xì)紗機的錠子、羅拉及鋼領(lǐng)板的升降都靠主電機傳動，主電機多使用雙速電機，慢速僅用于啟動，高速為正常工作，在紡紗過程中斷頭率高。

隨著微電子及計算機技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器及交流伺服控制器和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)在細(xì)紗機控制上的應(yīng)用，簡化了機構(gòu)，提高了精度，利于穩(wěn)定紡紗張力、減少斷頭和毛羽，大大提高了紡織細(xì)紗機的生產(chǎn)效率。

這個系統(tǒng)主要包括觸摸屏、PLC、變頻器以及伺服系統(tǒng)，數(shù)字牽伸傳動相對傳統(tǒng)傳動方式有質(zhì)的飛躍，它抗干擾能力強，實現(xiàn)了羅拉轉(zhuǎn)速的精確控制，有利于牽伸倍數(shù)和成紗品質(zhì)的提高。

伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)紡織機械自動化、數(shù)字化控制系統(tǒng)的重要組成部分，當(dāng)前我國無論是在技術(shù)上還是在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上都與國外先進(jìn)水平有著不小的差距，這對于我們來說謀求先進(jìn)的伺服控制技術(shù)意義重大，因此創(chuàng)新產(chǎn)學(xué)研結(jié)合模式，大力推動企業(yè)、高校和科研院所建立緊密的合作關(guān)系，促進(jìn)伺服控制系統(tǒng)更好地應(yīng)用于紡織機械，提高紡織機械的性能顯得十分必要和緊迫。

我們有理由相信在未來的幾年，必定會出現(xiàn)一些強勢的國產(chǎn)品牌，能夠為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，并推動整個紡織機械行業(yè)走向成熟，進(jìn)一步提升紡織設(shè)備的國際競爭力。