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10伺服电机教学版
伺服电动机—
结构及特点
◇交流异步伺服电动机结构：传统的交流伺服电机是指两相伺服电机，有笼型转子和杯型转子两种。
☆定子铁心中安放着空间互成90o电角度的两相绕组，其中一相作为励磁绕跟踪控制指令的过渡过程结束后进入稳态，在输出量与控制指令间所具有的恒定偏差，就是控制精度的量度。
3）响应特性：系统跟踪指令的速度，一般称之为系统的响应。当系统的响应很快时，系统的稳定性将变差，甚至可能产生震荡。
伺服电动机—
现代的交流伺服电机多为三相，有交流永磁伺服电机和交流异步伺服电机两种。后者在结构和原理上与一般的异步电动机相似，只是考虑到伺服技术的特点，要进行特殊的设计，由于相对效率较低，发热较高，加上体积较大，故使用场合越来越少。前者由于效率和体积方面的优势，已成为伺服技术的主流．在中小功率的场合，一般采用永磁同步型电机，在伺服系统中一般称之为永磁交流伺服电机。在系统中，按照不同的驱动方式，即根据电机绕组中的电流波形，把交流永磁伺服电机分为永磁方波伺服电机和永磁正弦波伺服电机。方波电流驱动的交流伺服电机实际上就是无刷直流电机，国外一般称为BLDCM。永磁正弦波伺服电机一般称作PMSM。这里主要介绍正弦波电流驱动的交流伺服电机。
现代交流伺服电机的分类
交流永磁同步伺服系统主要由伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如下图所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。
伺服电动机—
交流永磁伺服系统的基本结构
伺服电动机—
伺服系统的控制形式
◇控制方式：从被控制量来说，伺服控制形式主要有：转矩控制/电流控制、速度伺服和位置伺服。
1）转矩控制/电流控制：有些负载，例如螺栓紧固机构，只需要伺服电机提供必要的紧固力，并根据所需紧固力的大小来决定电机的转矩控制和转矩限制，而对电机的速度和位置没有要求。这种情况一般采用转矩控制形式。由于在伺服系统中，电动机的永磁转子磁极位置通过位置传感器测量出来，并以此作为电流控制的依据，实现矢量控制。
2）速度伺服：在速度伺服控制中，要求对电机在各种运行状态下的速度加以控制，以满足负载的工作要求，这是应用范围很广的倚重控制形式。通常采用比例积分控制。
3）位置伺服：从位置伺服控制的定位要求来看，最好是将位置传感器直接安装在要定位的机械上，实现全闭环控制，但在实际应用中多采用半闭环控制方式，通过测量电机轴的转角，来间接测量负载的实际位移，从而实现位置伺服控制。目前应用较为普遍的位置传感器有各类编码器和旋转变压器。
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伺服系统的控制形式
◇模拟控制与数字控制：确定了控制形式之后，就提出了如何实现控制要求，从控制信号的形式来分有模拟控制和数字控制两种。
1）模拟控制：控制系统的信号是连续变化的，控制作用也是连续发生并连续作用到被控对象。
优点：对控制信号响应很快、系统内部和输出状态及变化容易用仪器仪表观察； 缺点：系统调整困难一致性较差、容易产生漂移、系统缺乏柔性，缺乏复杂的计算能力。
2）数字控制：控制信号是离散化的，其控制作用是离散进行的。有时在一个伺服系统中，兼用连续和离散两种信号形式，组成混合式伺服控制。
优点：由于用数字信号传送信息，所以不易受温度影响；容易实现与上位机通讯；具有复杂的计算能力，系统具有较高的柔性。
交流永磁伺服系统的矢量控制
伺服电动机—
◎与系统中的电机相对应，永磁交流伺服系统可分为永磁方波交流伺服系统和永磁正弦波交流伺服系统。
◎作为伺服电动机，系统要求电机的电磁转矩与输入转矩指令信号必须是线性关系，通过矢量控制可以得到交流永磁电机的这种线性关系数学模型。
1）向量（矢量）控制实际上是对电动机定子电流向量相位和幅值的控制。可采用的控制方法有多种，其中Id=0的控制最为简单，且调速性能好。
2）当永磁体的励磁磁链和直、交轴电感确定后，电机的转矩就取决于定子电流的空间向量Is,而Is的大小和相位又取决于Id和iq，也就是说控制Id和iq便可以控制电动机的转矩。一定的转速和转矩对应于一定的I'd和I'q，通过这两个电流的控制，使实际的Id和iq跟踪指令值I'd和I'q ，便实现了电动机的转矩和转速控制。
交流永磁伺服系统的矢量控制
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3）对于永磁同步电机来说，它和直流电动机一样具有两个相互独立的磁通势，它们之间的夹角随负载的变化而变化。如果能保证定、转子两个磁通势总是正交，那么就能够具有优良的控制品质。
可以通过向量控制法，通过外加的位置检测器，将定子电枢电流控制在d—