隨著技術的不斷成熟，交流伺服電機技術憑借其優異的性價比，逐漸取代直流電機成為伺服系統的主導執行電機。交流伺服系統技術的成熟也使得市場呈現出快速的多元化發展，并成為工業自動化的支撐性技術之一。

　　南京工業大學運動控制研究所所長舒志兵在采訪中用九個字描述了伺服系統的發展趨勢：即高精度、高速度、大功率。他解釋說，伺服系統的發展要充分利用電子和計算機技術，采用數字式伺服系統，利用微機實現調節控制，增強軟件控制功能，排除模擬電路的非線性誤差和調整誤差以及溫度漂移等因素的影響，這可大大提高伺服系統的性能，并為實現最優控制、自適應控制創造條件。同時，要開發高精度、快速檢測元件與高性能的伺服電機（執行元件）。

　　如何提高交流伺服系統的性能指標

　　眾所周知，伺服系統由伺服驅動裝置和驅動元件組成，高性能的伺服系統還有檢測裝置，用來反饋實際的輸出狀態。

　　舒所長介紹，在交流伺服系統中，電動機的類型有永磁同步交流伺服電機（PMSM）和感應異步交流伺服電機（IM），其中永磁同步電機具備十分優良的低速性能，可以實現弱磁高速控制，具有調速范圍寬廣、動態特性和效率高的優點，已經發展成為伺服系統的主流之選。而異步伺服電機雖然結構堅固、價格低廉，但在特性與效率上與永磁同步電機存在差距，只在大功率場合得到重視。

　　隨著交流伺服系統的應用范圍逐漸拓寬，其性能的評價標準也得到廣泛關注。舒所長將性能指標大致分為調速范圍、定位精度、穩速精度、動態響應和運行穩定性等方面，同時他對這幾個指標分別做了詳細說明，他解釋道：“低檔的伺服系統調速范圍在1：1000以上，一般的在1：5000～1：10000，高性能的可以達到1：100000以上；定位精度一般都要達到±1個脈沖，尤其是低速下的穩速精度。比如給定1rpm時，一般的在±0.1rpm以內，高性能的可以達到±0.01rpm以內；動態響應方面，通常衡量的指標是系統最高響應頻率，即給定最高頻率的正弦速度指令，系統輸出速度波形的相位滯后不超過90度或者幅值不小于50％。進口三菱伺服電機MR－J3系列的響應頻率高達900Hz，而國內主流產品的頻率在200～500Hz；運行穩定性主要是指系統在電壓波動、負載波動、電機參數變化、上位控制器輸出特性變化、電磁干擾，以及其他特殊運行條件下，維持穩定運行并保證一定的性能指標的能力。這方面國產產品與世界先進產品相比差距較大。”

　　同時，舒所長從控制策略方面對伺服系統性能進行了進一步闡釋，他介紹，基于電機穩態數學模型的電壓頻率控制方法和開環磁通軌跡控制方法都難以達到良好的伺服特性，目前普遍應用的是基于永磁電機動態解耦數學模型的矢量控制方法，這是現代伺服系統的核心控制方法。他強調說：“雖然人們為了進一步提高控制特性和穩定性，提出了反饋線性化控制、滑模變結構控制、自適應控制等理論，還有不依賴數學模型的模糊控制和神經元網絡控制方法，但是大多在矢量控制的基礎上附加應用這些控制方法。”

　　什么樣的伺服系統才是用戶最需要的？

　　近年來，伺服系統的發展始終以穩定性、響應性與精度為發展主軸，這也是用戶在使用過程中最為看重的幾大因素。穩定的系統可以在給定輸入或外界干擾作用下，在短暫的調節后達到新的或者恢復到原有的平衡狀態；伺服系統的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度。以數控機床為例，允許的偏差一般都在0.01～0.00lmm之間；快速響應性是伺服系統動態品質的標志之一，即要求跟蹤指令信號的響應要快，一方面要求過渡過程時間短，一般在200ms以內，甚至小于幾十毫秒。而另一方面，為了滿足超調要求，要求過渡過程的前沿陡，即上升率要大。

　　舒所長還強調，由于用戶在使用過程中經常會遇到伺服系統頻繁的啟動和制動過程，這就要求伺服電機具有高性能，即電機的輸出力矩與轉動慣量的比值大，以產生足夠大的加速或制動力矩。要求伺服電機在低速時有足夠大的輸出力矩且運轉平穩，以便在與機械運動部分連接中盡量減少中間環節；同時，寬調速范圍的速度調節系統也是用戶較為關注的熱點。以機床行業為例，從系統的控制結構看，數控機床的位置閉環系統可以看作是位置調節為外環、速度調節為內環的雙閉環自動控制系統，其內部的實際工作過程是把位置控制輸入轉換成相應的速度給定信號后，再通過調速系統驅動伺服電機，實現實際位移。數控機床的主運動要求調速性能也比較高，因此要求伺服系統為高性能的寬調速系統。

　　目前，伺服系統的應用行業逐漸增多，行業用戶的需求也在完善著伺服系統的功能與性能。舒所長介紹說：“近幾年，隨著國內外公司應用伺服產品的成功案例增多，以及在國外展會上關于運動控制新技術的見聞，我大致地總結了一些伺服驅動系統、運動控制和相關軟件的發展趨勢：首先就是產品的模塊化設計，同時在產品中融入機器安全的概念；同時，在適合運動控制的工業協議方面，我們注意到包括倍福、貝加萊、丹納赫、西門子等公司都推出了自己的通訊協議。這些通訊協議都為多軸實時同步控制提供了可能性，也被一些高端伺服驅動器集成進去。目前，國內的相關企業與研究所已經進行了研發實踐，這一方面消化了國外的先進技術，另一方面也為自己的總線標準的制定做出了有益的嘗試。”