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伺服驅動(dòng)器又稱(chēng)為伺服控制器，是用來(lái)控制伺服電機的一種控制器，其作用類(lèi)似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進(jìn)行控制，實(shí)現高精度的傳動(dòng)系統定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的良好產(chǎn)品。

基本要求：

伺服進(jìn)給系統的要求

1、調速范圍寬

2、定位精度高

3、有足夠的傳動(dòng)剛性和高的速度穩定性

4、快速響應，無(wú)超調

為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，

還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，因為數控系統在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，減小輪廓過(guò)渡誤差。

5、低速大轉矩，過(guò)載能力強

一般來(lái)說(shuō)，伺服驅動(dòng)器具有數分鐘甚至半小時(shí)內1.5倍以上的過(guò)載能力，在短時(shí)間內可以過(guò)載4～6倍而不損壞。

6、可靠性高

要求數控機床的進(jìn)給驅動(dòng)系統可靠性高、工作穩定性好，具有較強的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應能力和很強的抗干擾的能力。

對電機的要求

1、從低速到高速電機都能平穩運轉，轉矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時(shí)，仍有平穩的速度而無(wú)爬行現象。

2、電機應具有大的較長(cháng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足低速大轉矩的要求。一般直流伺服電機要求在數分鐘內過(guò)載4～6倍而不損壞。

3、為了滿(mǎn)足快速響應的要求，電機應有較小的轉動(dòng)慣量和大的堵轉轉矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數和啟動(dòng)電壓。

4、電機應能承受頻繁啟、制動(dòng)和反轉。

控制方式

數控機床中伺服驅動(dòng)器控制按其結構可分成開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)（半閉環(huán)）控制。如果詳細分類(lèi)，開(kāi)環(huán)控制又可分為普通型和反饋補償型，閉環(huán)（半閉環(huán)）控制也可分為普通型和反饋補償型。

反饋補償型開(kāi)環(huán)控制

開(kāi)環(huán)系統的精度較低，這是由于伺服驅動(dòng)器的步距誤差、起停誤差、機械系統的誤差都會(huì )直接影響到定位精度。應采用補償型進(jìn)行改進(jìn)，這種系統且有開(kāi)環(huán)與閉環(huán)兩者的優(yōu)點(diǎn)，即具有開(kāi)環(huán)的穩定性和閉環(huán)的準確性。不會(huì )因為機床的諧振頻率、爬行、失動(dòng)等引起系統振蕩。反饋補償型開(kāi)環(huán)控制不需要間隙補償和螺距補償。

閉環(huán)控制

由于開(kāi)環(huán)控制的精度不能很好地滿(mǎn)足機床的要求，為了提高伺服驅動(dòng)器的控制精度，根本的辦法是采用閉環(huán)控制方式。即不但有前身控制通道，而且有檢測輸出的反饋通道，指令信號與反饋信號比較后得到偏差信號，形成以偏差控制的閉環(huán)控制系統。

半閉環(huán)控制

對于閉環(huán)控制系統，合理的設計可以取得可靠的穩定性和很高的精度，但是直接測量工作臺的位置信號需要用如光柵、有磁尺或直線(xiàn)感應同步器等安裝、維護要求較高的位置檢測裝置。通過(guò)對傳動(dòng)軸或絲杠角位移的測量，可間接地獲得位置輸出量的等效反饋信號。由于這部分傳動(dòng)引起的誤差不能被閉環(huán)系統中不包含從旋轉軸到工作臺之間的傳動(dòng)鏈，因此這部分傳動(dòng)引起的誤差不能被閉環(huán)系統自動(dòng)補償，所以稱(chēng)這種由等效反饋信號構成的閉環(huán)控制系統為半閉環(huán)伺服驅動(dòng)器，這種控制方式稱(chēng)為半閉環(huán)控制方式。

反饋補償型的半閉環(huán)控制

這種伺服驅動(dòng)器控制補償原理與開(kāi)環(huán)補償系統相同，由旋轉變壓器和感應同步器組成的兩套獨立的測量系統均以鑒幅方式工作。該系統的缺點(diǎn)是成本高，要用兩套檢測系統，優(yōu)點(diǎn)是比全閉環(huán)系統調整容易，穩定性好，適合用做高精度大型數控機床的進(jìn)給驅動(dòng)。

相關(guān)參數

在自動(dòng)化設備中，經(jīng)常用到伺服電機，特別是位置控制，大部分品牌的伺服電機都有位置控制功能，通過(guò)控制器發(fā)出脈沖來(lái)控制伺服電機運行，脈沖數對應轉的角度，脈沖頻率對應速度（與電子齒輪設定有關(guān)），當一個(gè)新的系統，參數不能工作時(shí)，首先設定位置增益，確保電機無(wú)噪音情況下，盡量設大些，轉動(dòng)慣量比也非常重要，可通過(guò)自學(xué)習設定的數來(lái)參考，然后設定速度增益和速度積分時(shí)間，確保在低速運行時(shí)連續，位置精度受控即可。

比例增益

設定位置環(huán)調節器的比例增益。設置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數值太大可能會(huì )引起振蕩或超調。參數數值由具體的伺服系統型號和負載情況確定。

前饋增益

設定位置環(huán)的前饋增益。設定值越大時(shí)，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小位置環(huán)的前饋增益大，控制系統的高速響應特性提高，但會(huì )使系統的位置不穩定，容易產(chǎn)生振蕩。不需要很高的響應特性時(shí)，本參數通常設為0表示范圍。

速度比例增益

設定速度調節器的比例增益。設置值越大，增益越高，剛度越大。參數數值根據具體的伺服驅動(dòng)系統型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。在系統不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設定較大的值。

速度積分時(shí)間常數

設定速度調節器的積分時(shí)間常數。設置值越小，積分速度越快。參數數值根據具體的伺服驅動(dòng)系統型號和負載情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。在系統不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設定較小的值。

速度反饋濾波因子

設定速度反饋低通濾波器特性。數值越大，截止頻率越低，電機產(chǎn)生的噪音越小。如果負載慣量很大，可以適當減小設定值。數值太大，造成響應變慢，可能會(huì )引起振蕩。數值越小，截止頻率越高，速度反饋?lái)憫娇?。如果需要較高的速度響應，可以適當減小設定值。

較大輸出轉矩設置

設置伺服驅動(dòng)器的內部轉矩限制值。設置值是額定轉矩的百分比，任何時(shí)候，這個(gè)限制都有效定位完成范圍設定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。本參數提供了位置控制方式下驅動(dòng)器判斷是否完成定位的依據，當位置偏差計數器內的剩余脈沖數小于或等于本參數設定值時(shí)，驅動(dòng)器認為定位已完成，到位開(kāi)關(guān)信號為 ON，否則為OFF。

在位置控制方式時(shí)，輸出位置定位完成信號，加減速時(shí)間常數設置值是表示電機從0~2000r/min的加速時(shí)間或從2000~0r/min的減速時(shí)間。加減速特性是線(xiàn)性的到達速度范圍設置到達速度在非位置控制方式下，如果伺服電機速度超過(guò)本設定值，則速度到達開(kāi)關(guān)信號為ON，否則為 OFF。在位置控制方式下，不用此參數。與旋轉方向無(wú)關(guān)。

手動(dòng)調整增益參數

調整速度比例增益KVP值。當伺服系統安裝完后，必須調整參數，使系統穩定旋轉。首先調整速度比例增益KVP值．調整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調整至零，然后將KVP值漸漸加大；同時(shí)觀(guān)察伺服電機停止時(shí)足否產(chǎn)生振蕩，并且以手動(dòng)方式調整KVP參數，觀(guān)察旋轉速度是否明顯忽快忽慢．KVP值加大到產(chǎn)生以上現象時(shí)，必須將KVP值往回調小，使振蕩消除、旋轉速度穩定。此時(shí)的KVP值即初步確定的參數值。如有必要，經(jīng)KⅥ和KVD調整后，可再作反復修正以達到理想值。

調整積分增益KⅥ值。將積分增益KVI值漸漸加大，使積分效應漸漸產(chǎn)生。由前述對積分控制的介紹可看出，KVP值配合積分效應增加到臨界值后將產(chǎn)生振蕩而不穩定，如同KVP值一樣，將KVI值往回調小，使振蕩消除、旋轉速度穩定。此時(shí)的KVI值即初步確定的參數值。

調整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋轉平穩，降低超調量。因此，將KVD值漸漸加大可改善速度穩定性。    

調整位置比例增益KPP值。如果KPP值調整過(guò)大，伺服電機定位時(shí)將發(fā)生電機定位超調量過(guò)大，造成不穩定現象。此時(shí)，必須調小KPP值，降低超調量及避開(kāi)不穩定區；但也不能調整太小，使定位效率降低。因此，調整時(shí)應小心配合。

自動(dòng)調整增益參數

現代伺服驅動(dòng)器均已微計算機化，大部分提供自動(dòng)增益調整( autotuning)的功能，可應付多數負載狀況。在參數調整時(shí)，可先使用自動(dòng)參數調整功能，必要時(shí)再手動(dòng)調整。

事實(shí)上，自動(dòng)增益調整也有選項設置，一般將控制響應分為幾個(gè)等級，如高響應、中響應、低響應，用戶(hù)可依據實(shí)際需求進(jìn)行設置。

比例增益

1、設定位置環(huán)調節器的比例增益；

2、設置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數值太大可能會(huì )引起振蕩或超調；

3、參數數值由具體的伺服系統型號和負載情況確定。

位置前饋增益

1、設定位置環(huán)的前饋增益；

2、設定值越大時(shí)，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越??；

3、位置環(huán)的前饋增益大，控制系統的高速響應特性提高，但會(huì )使系統的位置不穩定，容易產(chǎn)生振蕩；

4、不需要很高的響應特性時(shí)，本參數通常設為0表示范圍。

速度比例增益

1、設定速度調節器的比例增益；

2、設置值越大，增益越高，剛度越大。參數數值根據具體的伺服驅動(dòng)系統型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；

3、在系統不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設定較大的值。

速度積分時(shí)間常數

1、設定速度調節器的積分時(shí)間常數；

2、設置值越小，積分速度越快。參數數值根據具體的伺服驅動(dòng)系統型號和負載情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；

3、在系統不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設定較小的值。

速度反饋濾波因子

1、設定速度反饋低通濾波器特性；

2、數值越大，截止頻率越低，電機產(chǎn)生的噪音越小。如果負載慣量很大，可以適當減小設定值。數值太大，造成響應變慢，可能會(huì )引起振蕩；

3、數值越小，截止頻率越高，速度反饋?lái)憫娇?。如果需要較高的速度響應，可以適當減小設定值。

較大輸出轉矩設置

1、設置伺服電機的內部轉矩限制值；

2、設置值是額定轉矩的百分比；

3、任何時(shí)候，這個(gè)限制都有效定位完成范圍；

4、設定位置控制方式下定位完成脈沖范圍；

5、本參數提供了位置控制方式下驅動(dòng)器判斷是否完成定位的依據，當位置偏差計數器內的剩余脈沖數小于或等于本參數設定值時(shí)，驅動(dòng)器認為定位已完成，到位開(kāi)關(guān)信號為 ON，否則為OFF；

6、在位置控制方式時(shí)，輸出位置定位完成信號，加減速時(shí)間常數；

7、設置值是表示電機從0~2000r/min的加速時(shí)間或從2000~0r/min的減速時(shí)間；

8、加減速特性是線(xiàn)性的到達速度范圍；

9、設置到達速度；

10、在非位置控制方式下，如果電機速度超過(guò)本設定值，則速度到達開(kāi)關(guān)信號為ON，否則為OFF；

11、在位置控制方式下，不用此參數；

12、與旋轉方向無(wú)關(guān)。

應用領(lǐng)域

伺服驅動(dòng)器普遍應用于注塑機領(lǐng)域、紡織機械、包裝機械、數控機床領(lǐng)域等。