伺服驅(qū)動(dòng)器是一種用于控制伺服電機(jī)的控制器，其功能類似于變頻器作用于普通交流電機(jī)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要用于高精度定位系統(tǒng)。
作為現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控加工中心等自動(dòng)化設(shè)備中。伺服一般有三種控制方式:位置控制方式、扭矩控制方式和速度控制方式。
1.位置控制。
通常，位置控制模式通過外部輸入脈沖的頻率確定旋轉(zhuǎn)速度，并通過脈沖的數(shù)量確定旋轉(zhuǎn)角度。一些伺服系統(tǒng)可以通過通信直接給速度和位移賦值。因?yàn)槲恢媚Ｊ娇梢試?yán)格控制速度和位置，所以它通常應(yīng)用于定位設(shè)備。
2.扭矩控制。
轉(zhuǎn)矩控制方式是通過輸入外部模擬量或分配直接地址來設(shè)定電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩。可以通過即時(shí)改變模擬量的設(shè)定來改變?cè)O(shè)定的轉(zhuǎn)矩，也可以通過通訊改變對(duì)應(yīng)地址的值來實(shí)現(xiàn)。
主要用于對(duì)材料有嚴(yán)格要求的卷繞和放卷裝置，如卷繞裝置或光纖拉絲設(shè)備。扭矩的設(shè)定應(yīng)根據(jù)卷繞半徑的變化隨時(shí)改變，以保證材料的應(yīng)力不會(huì)隨著卷繞半徑的變化而變化。
3.速度模式。
轉(zhuǎn)速可以通過模擬量的輸入或脈沖的頻率來控制，當(dāng)有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)，可以定位轉(zhuǎn)速模式，但電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)必須反饋到上位進(jìn)行計(jì)算。位置模式還支持直接加載外環(huán)來檢測(cè)位置信號(hào)。此時(shí)，電機(jī)軸端的編碼器僅檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)由直接最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置提供。這樣做的好處是減少了中間傳輸過程中的誤差，提高了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。
如果不需要電機(jī)的速度和位置，只要輸出恒定的扭矩，當(dāng)然會(huì)使用扭矩模式。
如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求，但實(shí)時(shí)扭矩不是很受關(guān)注，使用扭矩模式不方便，但最好使用速度或位置模式。
如果上層控制器有更好的閉環(huán)控制功能，速度控制效果會(huì)更好。如果本身要求不是很高，或者基本沒有實(shí)時(shí)性要求，會(huì)采用位置控制方式。
為了在測(cè)量精度和系統(tǒng)成本之間找到平衡，一般采用增量式光電編碼器作為速度傳感器，對(duì)應(yīng)的常用測(cè)速方法是M/T測(cè)速法。雖然M/T測(cè)速儀具有一定的測(cè)量精度和較寬的測(cè)量范圍，但它有其固有的缺陷，主要包括:
1.在速度測(cè)量周期內(nèi)必須至少檢測(cè)到一個(gè)完整的編碼器脈沖，這限制了最低可測(cè)量速度；
2.用于測(cè)速的兩個(gè)控制系統(tǒng)的定時(shí)器開關(guān)很難保持嚴(yán)格的同步，在速度變化較大的測(cè)量場(chǎng)合，測(cè)速精度無法保證。因此，采用傳統(tǒng)的速度環(huán)設(shè)計(jì)方案很難提高速度跟控制性能。
目前主流產(chǎn)品都采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件一般采用智能功率模塊(IPM)作為核心設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。IPM集成了驅(qū)動(dòng)電路，具有過壓、過流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)和保護(hù)電路。主電路中還增加了軟啟動(dòng)電路，減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的影響。首先，功率驅(qū)動(dòng)單元通過三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。三相永磁同步交流伺服電機(jī)經(jīng)三相電力或市電整流后，由三相正弦脈寬調(diào)制電壓源逆變器變頻驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程可以簡(jiǎn)單地說是一個(gè)交流-DC-交流的過程。整流單元(交流-DC)的主要拓?fù)潆娐肥侨嗳珮驘o控整流電路。
隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用、調(diào)試和維護(hù)都是當(dāng)今工控行業(yè)重要技術(shù)課題。越來越多的工控技術(shù)服務(wù)商對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了深入的技術(shù)研究后。
伺服驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控加工中心等自動(dòng)化設(shè)備中。尤其是用于控制交流永磁同步電機(jī)的技術(shù)，已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。基于矢量控制的電流、速度和位置的電流閉環(huán)控制算法廣泛應(yīng)用于交流型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)的合理與否，對(duì)整個(gè)伺服控制系統(tǒng)，尤其是速度控制的性能起著關(guān)鍵作用。
