一、伺服系統(tǒng)

　　伺服系統(tǒng)是指利用某一部件(如控制桿)的作用能使系統(tǒng)所處的狀態(tài)到達或接近某一預定值,并能將所需狀態(tài)(所需值)和實際狀態(tài)加以比較,依照它們的差別(有時是這一差別的變化率)來調節(jié)控制部件的自動控制系統(tǒng)。回顧伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷程，從最早的液壓、氣動到如今的電氣化，由伺服電機、反饋裝置與控制器組成的伺服系統(tǒng)已經走過了近50個年頭。

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

　　二、伺服系統(tǒng)構成

　　伺服驅動器主要由伺服控制單元、功率驅動單元、通訊接口單元組成。其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉矩和電流控制器等。

　　伺服驅動器大體可以劃分為功率板和控制板兩個模塊。功率板是強電部分(功率大、電流大、頻率低的電力部分)，其中包括兩個單元，一是功率驅動單元IPM，用于電機的驅動，二是開關電源單元，為整個系統(tǒng)提供數字和模擬電源。控制板是弱電部分，是電機的控制核心，也是伺服驅動器技術核心控制算法的運行載體。控制板通過相應的算法輸出脈沖寬度調制(PWM)或脈沖頻率調制(PFM)信號，作為驅動電路的驅動信號，來改變逆變器的輸出功率，以達到控制交流伺服電機的目的。其中，逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉變成定頻定壓或調頻調壓交流電(一般為220V，50Hz正弦波)的轉換器。

　　伺服驅動器主要材料成本中，IGBT和DSP芯片占總材料成本的50%以上。IGBT即絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應管組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管的低導通壓降兩方面的優(yōu)點，用于功率驅動單元，能夠輔助直流電轉變?yōu)榻涣麟姟Ｎ覈鳬GBT市場90%以上被外資企業(yè)占領，在短時間內IGBT實現國產化較為困難。

　　三、伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

　　1、交流化

　　伺服技術將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉向AC伺服系統(tǒng)。從目前國際市場的情況看，幾乎所有的新產品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達國家，AC伺服電機的　　市場占有率已經超過80%。在國內生產AC伺服電機的廠家也越來越多，正在逐步地超過生產DC伺服電機的廠家。可以預見，在不遠的將來，除了在某些微型電機領域之外，AC伺服電機將完全取代DC伺服電機。

　　2、全數字化

　　采用新型高速微處理器和專用數字信號處理機(DSP)的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實現完全數字化的伺服系統(tǒng)。全數字化的實現，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服系統(tǒng)中應用現代控制理論的先進算法(如：最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經元網絡等)成為可能。

　　3、采用新型電力電子半導體器件

　　目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關頻率很高的新型功率半導體器件，主要有大功率晶體管(GTR)、功率場效應管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGBT)等。這些先進器件的應用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應速度，降低了運行噪聲。尤其值得一提的是，最新型的伺服控制系統(tǒng)已經開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊(Intelligent Power Modules，簡稱IPM)。這種器件將輸入隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊之中。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容，與微處理器的輸出可以直接接口。它的應用顯著地簡化了伺服單元的設計，并實現了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。