一、伺服电机原理

　　伺服电动机是伺服系统中控制机械元件操作的引擎。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以通过将电压信号转换为扭矩和转速来驱动控制对象。伺服电机转子速度由输入信号控制，在自动控制系统中可用作执行元件，将接收到的电信号转换为电机轴上的角位移或角速度输出。

　　伺服主要由脉冲定位。伺服电机收到脉冲后，通过旋转与脉冲相对应的角度来实现位移。伺服本身有编码器，有发出脉冲的功能，伺服电机每旋转一个角度，就会产生相应数量的脉冲。就像把电机旋转的细节倒回去形成闭环一样。在这种情况下，系统可以知道向电动机发送了多少脉冲，同时接收了多少脉冲，从而精确地控制电动机的旋转，从而获得非常准确的位置。

　　二、伺服电动机的分类

　　1、直流伺服

　　结构简单，控制容易。但是，从实际运行来看，直流伺服电机引入了机械交换装置，成本高，故障大，维护困难，碳刷产生的火花往往会影响生产，从而造成电磁干扰。而且碳刷需要维修更换。机械交换器的换向能力也限制了电机的容量和速度。

　　交流伺服机构

　　分为永磁同步伺服电动机和异步伺服电动机。目前，运动控制基本上使用同步电动机。

　　永磁同步伺服电机内部的转子是永磁体，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在这个磁场的作用下旋转，同时电机中包含的编码器反馈信号提供给驱动器。驱动器通过比较反馈值和目标值来调整转子的旋转角度。伺服电动机的精度由编码器的精度(线数)决定。特点如下：

　　1、控制速度非常快，从启动到额定速度只需要几毫秒。同样的情况下，异步电动机需要几秒钟。

　　2、启动扭矩大，能使大惯性物体运动。

　　3、功率密度高，在相同的功率范围内，异步电机可以使体积更小，重量更轻。

　　4、高运营效率。

　　5、能支持低速长期运行。

　　6、能快速控制断电、停止行为，无旋转现象。

　　7、控制和响应性能远高于异步伺服电机。

　　三、伺服电动机的选择

　　马达扭矩

　　马达扭矩，简单地说，就是旋转力的大小。换句话说，马达能产生多大的力，扭矩是一种力矩，力矩在物理上定义为：

　　力矩=力力臂

　　这里的力臂可以看作马达运动的物体的旋转半径。马达扭矩太小，不能携带要带的物体。也就是说，可以感觉到马达的“力”不够大。转动惯量反映了物体旋转状态下的惯性。转动惯量大的物体角速度更难改变。转动惯量大的物体比惯性小的物体更难加速。系统的转动惯量决定了电机的加速和减速时间。

　　转动惯量影响伺服系统的精度、稳定性和动态响应。惯性大，系统的机械常数大，响应慢，减速时发生振动，影响伺服精度和响应速度，惯性的适当增加只有在改善低速爬行时才有好处，因此在机械设计时应尽量减少惯性，而不影响系统刚度。测量机械系统的动态特性时，惯性越小，系统的动态特性反应越好。惯性量越大，电机的负载也越大，越难控制，但机械系统的惯性需要与电机惯性相匹配。