市场对产品精度的要求似乎是没有止境的，这对各种生产机械也提出了更高的要求，产品更换，技术升级，越来越多的新技术都被引入到生产机械中来，伺服控制技术也以其高动态响应，高控制精度，频频映入大家的眼帘。但伺服控制技术门槛高，产品使用难，调试步骤繁琐，令很多初学者望而却步。真的是这样吗？其实不然。众人拾柴火焰高，让我们一起讨论——
（1）什么是伺服？为什么要用伺服？
（2）什么是伺服电机？它有什么特点？
（3）编码器的类型有哪些？各有什么应用场合？
（4）如何实现伺服控制？
建立了这些基本概念，伺服控制也就没那么玄虚了，所以希望能够在网上与各位网友讨论一下这些基本问题，弄清楚是什么、为什么、怎么做，将伺服控制产品更好到应用到实际当中，让机器工作得更好，让产品质量更高。
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以下是个人理解，欢迎指正。
这里我要纠正一下：伺服系统≠闭环控制系统。
伺服servo一词源于希腊词——“奴隶”。也就是说是个得心应手，让它干啥就干啥的好工具。标准的解释伺服系统应该是：实现输出变量精确地跟随或复现输入变量的控制系统。
从这个词和定义上说伺服就是你让它做什么，它严格做什么。
所以伺服系统应该是分有 开环 全闭环 半闭环 三种控制类型。
很多书上将伺服直接理解成闭环控制，当然也有如上解释的。
所以我们应该将能够精确控制速度的电机统称为伺服电机（或控制电机），这符合伺服的起源定义。只是大家平时习惯了将闭环控制的电机称为“伺服电机”。我们下面也沿用这个错误的称法。
说到伺服电机，不得不提步进电机。很多人说步进电机不是伺服电机，就是源于认为闭环控制的才是伺服。这里我们不争论，因为但凡讲伺服电机的书不管怎么写伺服电机，都会和步进电机矫情一番。或认为是一类，或认为不是一类。这里我们对比一下伺服电机和步进电机，方便我们理解伺服电机。
伺服电机是闭环控制，通过编码器反馈等完成，即会实时测定电机的速度；步进电机是开环控制，输入一个脉冲步进电机就会转过一固定的角度，但是不对速度进行测定。
伺服电机的启动转矩很大，即启动快。很短的时间内就可以达到额定速度。适宜频繁启停而且有启动转矩要求的情况，同时伺服电机的功率可以做到很大，在生产中用的很广泛。
步进电机的启动，就比较慢，要经过频率从低到高的过程。
步进电机一般不具备过载能力，而伺服电机的过载可是很厉害的。步进电机步进角是其重要参数，因为是脉冲驱动所以用多重细分法可以将步进电机的精度大大的提高。
当然这些电机都属于伺服电机。罗列了这些就是为了说明伺服电机应该是能够实现精确控制的电机，其过冲角很小的电机。或者理解成其惯性能够被快速抑制的电机。（我感觉我说得有点乱了，不好意思，有空继续。伟大 光荣 正确的领导喊我去装系统了!）

一、伺服控制概念：
伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统.
机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。
二、伺服驱动形式：
1、按被控量参数特性分类
按被控量不同，机电一体化系统可分为位移、速度、力矩等各种伺服系统。其它系统还有温度、湿度、磁场、光等各种参数的伺服系统
2、按驱动元件的类型分类
按驱动元件的不同可分为电气伺服系统、液压伺服系统、气动伺服系统。电气伺服系统根据电机类型的不同又可分为直流伺服系统、交流伺服系统和步进电机控制伺服系统。
3、按控制原理分类
按自动控制原理，伺服系统又可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统。
三、机电系统对伺服系统的要求：
机电一体化伺服系统要求具有良好的动态性、高效率、精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围大等基本要求，同时还要求体积小、重量轻便于计算机控制、维修安装方便、可靠性高和成本低等。
四、伺服系统常用控制电动机
基本控制方式：开环方式（步进电动机）、半闭环方式和全闭环方式（其它电动机）
常用电机：
1、步进电动机
2、直流（DC）伺服电动机
3、交流（AC）伺服电动机，包括永磁同步伺服电机及交流异步伺服电机等。
五、伺服控制系统术语
1、伺服使能：允许或开通伺服驱动器工作
2、伺服定位完成：当用于脉冲定位控制时，发送到伺服驱动器的脉冲最后都会从伺服电机的转动进行减计数，直到把脉冲都发完。当然很多时候是发不完的，但是驱动器上有个限定范围，在此范围内，都认为是已处理完，都认为已经完成定位。并输出一个信号“已完成”
3、伺服准备好：伺服使能后，伺服驱动器本身经过自己的检测没发现有其它故障现象时，产生一个“准备好”的电平信号，用于通知外部设备“我驱动器都已经准备好了”，外部设备可依此开始进行控制了。
4、伺服报警清除：当驱动器检测到故障后，会产生报警显示以及报警输出，如果想继续正常工作，就要排除故障后，进行报警的清除或者重新上电。输入一个报警清除信号（比如说一个按钮的按下）到驱动器的接口上，就可以清除故障，否则驱动器不会进行下一步的工作的。当然如果还有故障的话，还是会再显示故障的。
5、伺服脉冲误差清除：往往驱动器接收的脉冲并没有完全处理完，就像上面说的，还有少数脉冲并没有发完，但是为了下一个位置控制不受到这些残留的脉冲（相当于是误差）的影响，就要把它们都清除掉。

这是之前曾经看过的一份关于伺服控制方式的选择，拿来与大家分享

伺服的三种控制方式, 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式 。我想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的?我是做数控的，一般都是采用的速度控制方式，这个好象是NC中的轴控制卡决定的。还有我就是想知道这三种控制方式有没有性能上的差别?分别都使用在什么场合?
答：速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。
如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。
如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。
对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。
一般说驱动器控制的好不好，每个厂家的都说自己做的最好，但是现在有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。当转矩控制或者速度控制时，通过脉冲发生器给他一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时的频率的高低，就能显示出谁的产品牛了，一般的电流环能作到1000Hz 以上，而速度环只能作到几十赫兹。
换一种比较专业的说法：
1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。
应用领域如数控机床、印刷机械等等。
3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。
4、谈谈3环，伺服一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。
第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话说任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流（转矩）的控制以达到对速度和位置的相应控制。
第3环是位置环，它是最外环，可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。