伺服控制器簡(jiǎn)述

伺服驅(qū)動(dòng)器又稱(chēng)為“伺服控制器”、“伺服放大器”，工作原理是用來(lái)控制伺服電機(jī)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(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)品。

伺服驅(qū)動(dòng)器，可以理解成一個(gè)能滿足伺服電機(jī)工作的交流電源，它驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)時(shí)候，并不是直接把PLC的脈沖簡(jiǎn)單放大而是理解這些脈沖是做什么的，然后通過(guò)PWM方式模擬輸出正弦波來(lái)控制伺服電機(jī)工作。

伺服控制器介紹

功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過(guò)三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過(guò)整流好的三相電或市電，再通過(guò)三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來(lái)驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是AC-DC-AC的過(guò)程。整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?

隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，伺服驅(qū)動(dòng)器使用、伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試、伺服驅(qū)動(dòng)器維修都是伺服驅(qū)動(dòng)器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題，越來(lái)越多工控技術(shù)服務(wù)商對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。

伺服驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動(dòng)化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)合理與否，對(duì)于整個(gè)伺服控制系統(tǒng)，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用。

中國(guó)伺服系統(tǒng)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模與發(fā)展前景分析

目前，我國(guó)伺服市場(chǎng)處于成長(zhǎng)階段，增長(zhǎng)空間大，且增長(zhǎng)速度明顯。伺服行業(yè)下游應(yīng)用行業(yè)隨高精密設(shè)備需求的不斷提升，實(shí)現(xiàn)了從紡織包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域向電子設(shè)備制造、工業(yè)機(jī)器人等新興領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移，前瞻預(yù)測(cè)未來(lái)幾年，數(shù)控機(jī)床、電子設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人將成為伺服應(yīng)用主要的三大市場(chǎng)，合計(jì)占伺服市場(chǎng)總規(guī)模比重將達(dá)到47.7%。

伺服市場(chǎng)仍處于成長(zhǎng)期，市場(chǎng)規(guī)模增速明顯

我國(guó)伺服系統(tǒng)發(fā)展較晚，目前還處于成長(zhǎng)期。國(guó)外伺服系統(tǒng)產(chǎn)品早在1950年前就已經(jīng)出現(xiàn)，相對(duì)國(guó)外，我國(guó)服系統(tǒng)發(fā)展較晚，發(fā)展歷程大致可以分為三個(gè)階段：階段為2005年以前的發(fā)展萌芽期，早在70年代，首先被應(yīng)用于科技、等制造行業(yè)，隨后在80年代，伺服系統(tǒng)開(kāi)始在一些民用制造中得到嘗試；2005年以后的初步增長(zhǎng)期，隨著制造強(qiáng)國(guó)等戰(zhàn)略的提出，國(guó)產(chǎn)伺服品牌開(kāi)始誕生，產(chǎn)品性能初步得到市場(chǎng)認(rèn)可，但外資品牌伺服系統(tǒng)仍占主導(dǎo)地位；第三階段是2010年前后進(jìn)入進(jìn)口替代期，國(guó)產(chǎn)伺服系統(tǒng)逐步提高，在機(jī)床、機(jī)械等領(lǐng)域進(jìn)入加速進(jìn)口替代階段。

伺服控制器如何同步

在分布式無(wú)軸傳動(dòng)同步控制系統(tǒng)中，需要各個(gè)印刷機(jī)組之間統(tǒng)一協(xié)調(diào)地工作，所以各個(gè)機(jī)組必須要有統(tǒng)一的時(shí)間系統(tǒng)，以保證各個(gè)印刷機(jī)組協(xié)調(diào)工作，完成印刷任務(wù)。

具體的時(shí)鐘同步實(shí)現(xiàn)方法分為硬件時(shí)鐘同步，同步報(bào)文授時(shí)同步和協(xié)議授時(shí)同步。

(1)硬件時(shí)鐘同步。硬件時(shí)鐘同步是指利用一定的硬件設(shè)施(如GPS接收機(jī)、UTC接收機(jī)、的時(shí)鐘信號(hào)線路等)進(jìn)行的局部時(shí)鐘之間的同步，操作對(duì)象是計(jì)算機(jī)的硬件時(shí)鐘。硬件同步可以獲得很高的同步精度(通常為10-9 秒至10-6秒)。

(2)同步報(bào)文授時(shí)同步。在每個(gè)通訊周期開(kāi)始，主站以廣播形式發(fā)送一次同步報(bào)文。例如在SERCOS協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸層中，每個(gè)SERCOS的通訊周期開(kāi)始都以主戰(zhàn)發(fā)送的同步報(bào)文MST為標(biāo)志。MST的數(shù)據(jù)域非常短，只占1個(gè)字節(jié)。MST報(bào)文的同步精度很高，如果用光纜做傳輸介質(zhì)，同步精度可在4微妙之內(nèi)。

(3)協(xié)議授時(shí)同步。協(xié)議授時(shí)也叫軟件授時(shí)，指利用網(wǎng)絡(luò)將主時(shí)鐘源，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)給其他的子系統(tǒng)，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步性。通過(guò)計(jì)算從發(fā)出主時(shí)鐘信息到發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接受該信息并產(chǎn)生中斷之間的時(shí)間差，可以得出延遲時(shí)間。然后通過(guò)補(bǔ)償來(lái)達(dá)到時(shí)間同步。軟件授時(shí)成本低，可由于同步信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)难舆t大且有很大的不確定性，所以授時(shí)精度低(通常為10-6秒到10-3秒)。

綜合考慮，本文的時(shí)鐘同步方案采用的是硬件時(shí)鐘同步，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)中的主時(shí)鐘來(lái)調(diào)整它們的時(shí)鐘，具體實(shí)現(xiàn)方法是：添加硬件時(shí)鐘同步信號(hào)線CONCLK用來(lái)傳輸時(shí)間同步信號(hào)，同步控制信號(hào)周期為2ms，以同步信號(hào)的上升沿作為同步點(diǎn)。在控制器中設(shè)置同步信號(hào)發(fā)生器，并在各個(gè)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)置同步接受單元。驅(qū)動(dòng)器從站的同步接受單元檢測(cè)到主戰(zhàn)的CONCLK上升沿后，各從站時(shí)鐘同時(shí)清零。這樣定期清零不僅保持了各從站時(shí)鐘的一致性，同時(shí)也避免了同步誤差的累計(jì)。