伺服系統在機電設備中具有重要的地位，高性能的伺服系統可以提供靈活、方便、準確、快速的驅動(dòng)。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)工業(yè)的不斷發(fā)展，拖動(dòng)系統的發(fā)展趨勢是用交流伺服驅動(dòng)取代傳統的液壓、直流、步進(jìn)和AC變頻調速驅動(dòng)，以便使系統性能達到一個(gè)全新的水平，包括更短的周期、更高的生產(chǎn)率、更好的可靠性和更長(cháng)的壽命。
一、伺服系統的發(fā)展過(guò)程
伺服系統的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過(guò)程。電氣伺服系統根據所驅動(dòng)的電機類(lèi)型分為直流（DC）和交流（AC）伺服系統。20世紀50年代，無(wú)刷電機和直流電機實(shí)現了產(chǎn)品化，并在計算機外圍設備和機械設備上獲得了廣泛的應用，20世紀70年代則是直流伺服電機的應用最廣泛的時(shí)代。但直流伺服電機存在機械結構復雜、維護工作量大等缺點(diǎn)，在運行過(guò)程中轉子容易發(fā)熱，影響了與其連接的其他機械設備的精度，難以應用到高速及大容量的場(chǎng)合，機械換向器則成為直流伺服驅動(dòng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸。
從20世紀70年代后期到80年代初期，隨著(zhù)微處理器技術(shù)、大功率高性能半導體功率器件技術(shù)和電機永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價(jià)格比的日益提高，交流伺服技術(shù)——交流伺服電機和交流伺服控制系統逐漸成為主導產(chǎn)品。交流伺服電
機克服了直流伺服電機存在的電刷、換向器等機械部件所帶來(lái)的各種缺點(diǎn)，特別是交流伺服電機的過(guò)負荷特性和低慣性體現出交流伺服系統的優(yōu)越性。
交流伺服系統按其采用的驅動(dòng)電動(dòng)機的類(lèi)型來(lái)分，主要有兩大類(lèi)：永磁同步（SM型）電動(dòng)機交流伺服系統和感應式異步（IM型）電動(dòng)機交流伺服系統。其中，永磁同步電動(dòng)機交流伺服系統在技術(shù)上已趨于完全成熟，具備了十分優(yōu)良的低速性能，并可實(shí)現弱磁高速控制，拓寬了系統的調速范圍，適應了高性能伺服驅動(dòng)的要求。隨著(zhù)永磁材料性能的大幅度提高和價(jià)格的降低，其在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應用將越來(lái)越廣泛，目前已成為交流伺服系統的主流。感應式異步電動(dòng)機交流伺服系統由于感應式異步電動(dòng)機結構堅固，制造容易，價(jià)格低廉，因而具有很好的發(fā)展前景，代表了將來(lái)伺服技術(shù)的方向。但由于該系統采用矢量變換控制，相對永磁同步電動(dòng)機伺服系統來(lái)說(shuō)控制比較復雜，而且電機低速運行時(shí)還存在著(zhù)效率低、發(fā)熱嚴重等有待克服的技術(shù)問(wèn)題，目前并未得到普遍應用。
系統的執行元件一般為普通三相鼠籠型異步電動(dòng)機，功率變換器件通常采用智能功率模塊IPM。為進(jìn)一步提高系統的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，可采用位置和速度閉環(huán)控制。三相交流電流的跟隨控制能有效提高逆變器的電流響應速度，并且能限制暫態(tài)電流，從而有利于IPM的安全工作。速度和位置環(huán)可使用單片機控制，以使控制策略獲得更高的控制性能。電流調節器若為比例形式，三個(gè)交流電流環(huán)都用足夠大的比例調節器進(jìn)行控制，其比例系數應該在保證系統不產(chǎn)生振蕩的前提下盡量選大些，使被控異步電動(dòng)機三相交流電流的幅值、相位和頻率緊隨給定值快速變化，從而實(shí)現電壓型逆變器的快速電流控制。電流用比例調節，具有結構簡(jiǎn)單、電流跟隨性能好以及限制電動(dòng)機起制動(dòng)電流快速可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。
從伺服驅動(dòng)產(chǎn)品當前的應用來(lái)看，直流伺服產(chǎn)品正逐漸減少，交流伺服產(chǎn)品則日漸增加，市場(chǎng)占有率逐步擴大。在實(shí)際應用中，精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為工廠(chǎng)自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域中的主流產(chǎn)品。
二、伺服驅動(dòng)產(chǎn)品概況
由于伺服驅動(dòng)產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)中的應用十分廣泛，市場(chǎng)上的相關(guān)產(chǎn)品種類(lèi)很多，從普通電機、變頻電機、伺服電機、變頻器、伺服控制到運動(dòng)控制器、單軸控制器、多軸控制器、可編程控制器、上位控制單元乃至車(chē)間和廠(chǎng)級監控工作站等一應俱全。
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隨著(zhù)永磁材料制造工藝的不斷完善，新一代的伺服電機大都采用了最新的Nd2Fe14b1（銣鐵硼）材料，該材料的剩余磁密、矯頑力和最大磁能積均好于其他永磁材料，再加上合理的磁極、磁路及電機結構設計，大大地提高了電機的性能，同時(shí)又縮小了電機的外形尺寸。新一代的伺服電機大都采用了新型的位置編碼器，這種位置編碼器的信號線(xiàn)數量從9根減少到5根，并支持增量型和絕對值型兩種類(lèi)型，通信速率達4M/s，通信周期為62.5μs，數據長(cháng)度為12位，編碼器分辨率為20bit/rev，即每轉生成100萬(wàn)個(gè)脈沖，最高轉速達6000r/min，編碼器電源電流僅為16μA。伺服電機按照容量可以分為超小型（MINI型）、小容量型、中容量型和大容量型。超小容量型的功率范圍為10W到20W，小容量型的功率范圍為30W～750W，中容量型的功率范圍為300W～15KW，大容量型的功率范圍為22KW～55KW。伺服電機的供電電壓范圍從100V～400V（單三相）。
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傳統的模擬控制雖然具有連續性好、響應速度快及成本低的優(yōu)點(diǎn)，但也有難以克服的缺點(diǎn)，如系統調試困難，容易受到環(huán)境溫度變化的影響而產(chǎn)生漂移，難以實(shí)現柔性化設計，缺乏實(shí)現復雜計算的能力，無(wú)法實(shí)現現代化控制理論指導下的控制算法等
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