伺服歷史以及發(fā)展

1、伺服歷史以及發(fā)展伺服的歷史以及發(fā)展伺服的歷史以及發(fā)展1 .歷史的角度看電機(jī)發(fā)展1800年伏特發(fā)明電池，是電氣出現(xiàn)的開端，電動(dòng)機(jī)的誕生和發(fā)展在這之后可以分成幾個(gè)階段。從1820年一直到整個(gè)19世紀(jì)末葉，發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象以及相關(guān)的各種法則，誕生了交流電機(jī)的原型，并確立了電機(jī)的工業(yè)運(yùn)用。從20世紀(jì)開始一直到1970年代，是電動(dòng)機(jī)的成長(zhǎng)和成熟期，有刷直流電機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等各種電機(jī)相繼誕生，半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)技術(shù)和電子控制概念引入，帶來(lái)變頻驅(qū)動(dòng)的實(shí)用化。從1970年代到20世紀(jì)末期，計(jì)算技術(shù)的飛躍發(fā)展為發(fā)展高性能驅(qū)動(dòng)帶來(lái)了機(jī)會(huì)，隨著設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、測(cè)量、控制、功率半導(dǎo)體、軸承、磁性材料、絕緣材

2、料、制造加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)本體經(jīng)歷了輕量化、小型化、高效化、高力矩輸出、低噪音振動(dòng)、高可靠、低成本等一系列變革，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)和控制裝置也更加智能化和程序化。進(jìn)入21世紀(jì)，在以多媒體和互聯(lián)網(wǎng)為特征的信息時(shí)代，電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置繼續(xù)發(fā)揮支撐作用，向節(jié)約資源、環(huán)境友好、高效節(jié)能運(yùn)行的方向發(fā)展。永磁無(wú)刷直流電機(jī)(BrushlessDCMotor)就是1/15隨著永磁材料技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。無(wú)刷直流電機(jī)誕生于20世紀(jì)50年代，并在60年代開始用于宇航事業(yè)和軍事裝備，80年代以后，出現(xiàn)了價(jià)格較低的鉉鐵硼永磁，研發(fā)重點(diǎn)逐步推廣到工業(yè)、民用設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)。本質(zhì)上，無(wú)刷

3、直流電機(jī)是根據(jù)轉(zhuǎn)子位置反饋信息采用電子換相運(yùn)行的交流永磁同步電機(jī)，與有刷直流電機(jī)相比具有一系列優(yōu)勢(shì)，近年得到了迅速發(fā)展，在許多領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)中不斷取代直流電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。進(jìn)入90年代之后，永磁電機(jī)向大功率、高功能和微型化發(fā)展，出現(xiàn)了單機(jī)容量超過(guò)1000KW,最高轉(zhuǎn)速超過(guò)*rpm，最低轉(zhuǎn)速低于0.01rpm,最小體積只有0.8x1.2mm的品種。實(shí)際上，永磁無(wú)刷直流電機(jī)和本文重點(diǎn)論述的永磁交流伺服電機(jī)都屬于交流永磁同步電機(jī)。按照反電動(dòng)勢(shì)波形和驅(qū)動(dòng)電流的波形，可以將永磁同步電機(jī)分為方波驅(qū)動(dòng)和正弦波驅(qū)動(dòng)型，前者就是我們常說(shuō)的無(wú)刷直流電機(jī)，后者又稱為永磁同步交流伺服電機(jī)，主要用于伺服控制的場(chǎng)合。那么，伺

4、服是什么含義呢？伺服控制的基本性能如何衡量呢？2 .交流伺服概念引入、基本性能和控制方法伺服來(lái)自英文單詞Servo,指系統(tǒng)跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)要素包括位置、速度和力矩。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動(dòng)到電氣的過(guò)程，而電氣伺服系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、反饋裝置和控2/15制器。在20世紀(jì)60年代，最早是直流電機(jī)作為主要執(zhí)行部件，在70年代以后，交流伺服電機(jī)的性價(jià)比不斷提高，逐漸取代直流電機(jī)成為伺服系統(tǒng)的主導(dǎo)執(zhí)行電機(jī)?？刂破鞯墓δ苁峭瓿伤欧到y(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等。我們通常說(shuō)的伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)包括了控制器的基本功能和功率放大部分。雖然采用功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)曾經(jīng)

5、在90年代的所謂經(jīng)濟(jì)型數(shù)控領(lǐng)域獲得廣泛使用，但是迅速被交流伺服所取代。進(jìn)入21世紀(jì)，交流伺服系統(tǒng)越來(lái)越成熟，市場(chǎng)呈現(xiàn)快速多元化發(fā)展，國(guó)內(nèi)外眾多品牌進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。目前交流伺服技術(shù)已成為工業(yè)自動(dòng)化的支撐性技術(shù)之一。在交流伺服系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的類型有永磁同步交流伺服電機(jī)(PMSM)和感應(yīng)異步交流伺服電機(jī)(IM),其中，永磁同步電機(jī)具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，調(diào)速范圍寬廣、動(dòng)態(tài)特性和效率都很高，已經(jīng)成為伺服系統(tǒng)的主流之選。而異步伺服電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率場(chǎng)合得到重視。本文討論的重點(diǎn)將放在永磁同步交流伺服系統(tǒng)上。交流伺服系統(tǒng)的性能指

6、標(biāo)可以從調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和運(yùn)行穩(wěn)定性等方面來(lái)衡量。低檔的伺服系統(tǒng)調(diào)速范圍在1:1000以上，一般的在1:50001:*,高性能的可以達(dá)到1:*以上；定位精度一般都要達(dá)到±1個(gè)脈沖，穩(wěn)3 /15速精度，尤其是低速下的穩(wěn)速精度比如給定1rpm時(shí)，一般的在±0.1rpm以內(nèi)，高性能的可以達(dá)到±0.01rpm以內(nèi)；動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面，通常衡量的指標(biāo)是系統(tǒng)最高響應(yīng)頻率，即給定最高頻率的正弦速度指令，系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過(guò)90度或者幅值不小于50%。進(jìn)口三菱伺服電機(jī)MRJ3系列的響應(yīng)頻率高達(dá)900Hz,而國(guó)內(nèi)主流產(chǎn)品的頻率在200500Hz。運(yùn)行穩(wěn)定

7、性方面，主要是指系統(tǒng)在電壓波動(dòng)、負(fù)載波動(dòng)、電機(jī)參數(shù)變化、上位控制器輸出特性變化、電磁干擾、以及其他特殊運(yùn)行條件下，維持穩(wěn)定運(yùn)行并保證一定的性能指標(biāo)的能力。這方面國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品、包括部分臺(tái)灣產(chǎn)品和世界先進(jìn)水平相比差距較大。在控制策略上，基于電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的電壓頻率控制方法和開環(huán)磁通軌跡控制方法都難以達(dá)到良好的伺服特性，目前普遍應(yīng)用的是基于永磁電機(jī)動(dòng)態(tài)解耦數(shù)學(xué)模型的矢量控制方法，這是現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的核心控制方法。雖然人們?yōu)榱诉M(jìn)一步提高控制特性和穩(wěn)定性，提出了反饋線性化控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制等理論，還有不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制方法，但是大多在矢量控制的基礎(chǔ)上附加應(yīng)用這些控制方法。

8、還有，高性能伺服控制必須依賴高精度的轉(zhuǎn)子位置反饋，人們一直希望取消這個(gè)環(huán)節(jié)，發(fā)展了無(wú)位置傳感器技術(shù)(SensorlessControl)o至今，在商品化的產(chǎn)品中，采用無(wú)位置傳感器技術(shù)只4/15能達(dá)到大約1:100的調(diào)速比，可以用在一些低檔的對(duì)位置和速度精度要求不高的伺服控制場(chǎng)合中，比如單純追求快速起停和制動(dòng)的縫紉機(jī)伺服控制，這個(gè)技術(shù)的高性能化還有很長(zhǎng)的路要走。3.交流伺服在我國(guó)的發(fā)展歷史我國(guó)從1970年代開始跟蹤開發(fā)交流伺服技術(shù)，主要研究力量集中在高等院校和科研單位，以軍工、宇航衛(wèi)星為主要應(yīng)用方向，不考慮成本因素。主要研究機(jī)構(gòu)是北京機(jī)床所、西安微電機(jī)研究所、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所等。80年代之后開

9、始進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，直到2000年，國(guó)產(chǎn)伺服停留在小批量、高價(jià)格、應(yīng)用面狹窄的狀態(tài)，技術(shù)水平和可靠性難以滿足工業(yè)需要。2000年之后，隨著中國(guó)變成世界工廠、制造業(yè)的快速發(fā)展為交流伺服提供了越來(lái)越大的市場(chǎng)空間，國(guó)內(nèi)幾家單位開始推出自己品牌的交流伺服產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)主要的伺服品牌或廠家有森創(chuàng)（和利時(shí)電機(jī)）、華中數(shù)控、廣數(shù)、南京埃斯頓、蘭州電機(jī)廠等。其中華中數(shù)控、廣數(shù)等主要集中在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域。技術(shù)狀況1.當(dāng)前國(guó)內(nèi)外交流伺服產(chǎn)品的水平交流伺服系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，一直隨著用戶的需求而不斷發(fā)展。電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)、傳感和控制技術(shù)等關(guān)聯(lián)技術(shù)的不斷變化、造就了各種各樣的配置。就電動(dòng)機(jī)而言，可以采用盤式電機(jī)、無(wú)鐵芯電機(jī)、直線電

10、機(jī)、外轉(zhuǎn)子電機(jī)等，驅(qū)動(dòng)器可以采用各種功率電子元件，傳感和反饋裝置可以是不同精度、性能的編5/15碼器、旋變和霍爾元件甚至是無(wú)傳感器技術(shù)，控制技術(shù)從采用單片機(jī)開始，一直到采用高性能DSP和各種可編程模塊，以及現(xiàn)代控制理論的實(shí)用化等等。我們從2005年11月在德國(guó)紐倫堡舉辦的SPS/IPC/Drives展覽上可以看到世界范圍內(nèi)電氣驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制和相關(guān)軟件的最新情況，其中交流伺服產(chǎn)品的亮點(diǎn)很多，代表了當(dāng)前的國(guó)際水平。這里僅僅摘錄幾條，相對(duì)應(yīng)的，國(guó)內(nèi)廠商的研發(fā)動(dòng)向也對(duì)比進(jìn)行說(shuō)明。貝加萊（BR）工業(yè)自動(dòng)化公司推出的AcoposMulti驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用模塊化的可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，每個(gè)軸模塊可以提供1到2個(gè)伺服軸控制

11、，并集成了一個(gè)24VDC的輔助電源模塊，為驅(qū)動(dòng)器、控制器和外圍設(shè)備提供了一個(gè)到直流總線的鏈接，來(lái)獲得開路、短路和過(guò)載保護(hù)。其他特性包括通過(guò)空氣，油或水進(jìn)行冷卻的模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)一個(gè)能量再生系統(tǒng)確保環(huán)境的安全性。在國(guó)內(nèi)，我們還沒有看到有廠商進(jìn)行類似的模塊式設(shè)計(jì)，并在產(chǎn)品中融入機(jī)器安全概念。艾爾默（Elmo）公司展出了一系列伺服驅(qū)動(dòng)器與控制器，包括最新的微型數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器Whistle。這些火柴盒大小的驅(qū)動(dòng)器尺寸雖僅為：5x4.6x1.5cm,但卻能提供0.5kW的連續(xù)功率（或1kW的峰值功率）。為當(dāng)今市場(chǎng)上最高功率密度與智能的伺服驅(qū)動(dòng)器。相對(duì)應(yīng)的，國(guó)內(nèi)只有和利時(shí)電機(jī)公司推出了類似的智能數(shù)字伺服控

12、制器一蜂鳥系列，該驅(qū)動(dòng)器接受24V48VDC輸入，可以提供250W的6/15連續(xù)功率和500W的峰值功率，尺寸為10x8x2cm,功率密度和Whistle相比有差距。但是集成了高性能32位RISC芯片，提供RS232、485串行通訊控制功能和32條運(yùn)動(dòng)指令，包括高級(jí)的圓弧插補(bǔ)指令，采用14位絕對(duì)值磁性編碼器。07年預(yù)計(jì)推出帶16位絕對(duì)編碼器的無(wú)刷伺服電機(jī)和帶CAN通訊的驅(qū)動(dòng)模塊。艾默生控制技術(shù)（EmersonControlTechniques）公司展出了Unidrive及其他交、直流驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。Unidrive驅(qū)動(dòng)器覆蓋功率范圍從0.55675kW,變換不同的控制軟件可以驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)、永磁同步

13、伺服電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)。額定輸出功率為0.2511kW的Varmeca型集成可變速度電機(jī)與可變速度驅(qū)動(dòng)器（VSD）,具有閉環(huán)矢量與分布式（Proxdrive）兩個(gè)版本。值得注意的是適合在潛在爆燃性氣體中工作的VSD系統(tǒng)（ATEX而額定輸出功率為0.55400kW的FLSD驅(qū)動(dòng)器，則據(jù)稱能在I舊類或IIC區(qū)1類2分類氣體中工作。相對(duì)應(yīng)的，國(guó)內(nèi)伺服驅(qū)動(dòng)器廠商的產(chǎn)品功率范圍多在10KW以下，而且沒有特殊防護(hù)等級(jí)的商品化產(chǎn)品面世，這方面國(guó)內(nèi)外的差距很大，也是未來(lái)國(guó)內(nèi)伺服廠商差異化競(jìng)爭(zhēng)的方向。RockwellAutomation公司展出了PowerFlex驅(qū)動(dòng)技術(shù)。PowerFlex的發(fā)展路線圖顯示，將

14、于200607年出現(xiàn)的公共工業(yè)協(xié)議（CIP）運(yùn)動(dòng)應(yīng)用協(xié)議工有望無(wú)縫同步在同一系統(tǒng)中運(yùn)行的多軸伺服與變頻驅(qū)動(dòng)器中。在適合運(yùn)動(dòng)控制的工業(yè)協(xié)議方面，7/15我們還看到Beckhoff的EtherCAT,BR的PowerLink,Danaher下面的MEI開發(fā)的SynqNet,Siemens的ProfiNet,還有久負(fù)盛名的Sercos已經(jīng)發(fā)展到SercosIII。這些通訊協(xié)議都為多軸實(shí)時(shí)同步控制提供了可能性，也被一些高端伺服驅(qū)動(dòng)器集成進(jìn)去。在國(guó)內(nèi)，甚至CAN這樣的中低端總線也沒有變成伺服驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)配置，采用高性能實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線的商品化驅(qū)動(dòng)器還沒有出現(xiàn)。這一方面是因?yàn)槲覀兊乃欧拘阅苓€沒有達(dá)到相應(yīng)的

15、水準(zhǔn)，另一方面也是因?yàn)槭袌?chǎng)還沒有發(fā)育到這個(gè)程度?？上驳氖?，我們已經(jīng)看到一些單位進(jìn)行了有益的研發(fā)實(shí)踐，一方面消化國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，一方面嘗試推出自己的總線標(biāo)準(zhǔn)。和利時(shí)電機(jī)預(yù)計(jì)在自己的下一代伺服產(chǎn)品中集成多種可選的通訊模塊，其中包括CAN、USB、Fireware和Sercos,還有和利時(shí)電機(jī)和北航聯(lián)合開發(fā)的CANsmc(用于多軸同步運(yùn)動(dòng)控制的總線)，基于藍(lán)牙無(wú)線通訊的模塊也在研發(fā)中。中科院沈陽(yáng)高檔數(shù)控研發(fā)中心等個(gè)別單位也研發(fā)了自己的運(yùn)動(dòng)控制總線協(xié)議。施奈德電氣(SchneiderElectric)這次展出的Lexium05型伺服控制器具有和VFD變頻器一樣外形，目標(biāo)是低成本應(yīng)用。實(shí)際上，利用變頻器

16、的批量生產(chǎn)能力推出低端伺服，已經(jīng)成為一些廠商的競(jìng)爭(zhēng)手段。該公司旗下的BergerLahr品牌在其展臺(tái)上隨8/15處可見。其智能、集成電機(jī)與控制器產(chǎn)品（Icla）主要有以下三個(gè)電機(jī)版本：步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)與三相無(wú)刷直流電機(jī)。Icla（來(lái)源于集成、閉環(huán)、執(zhí)行器”的首字母縮寫）將電機(jī)、位置控制、功率電子與反饋集成在一個(gè)緊湊單元中o這種一體化設(shè)計(jì)的思路在美國(guó)的Animatics等公司身上也體現(xiàn)得很明顯，來(lái)自德國(guó)的AMK公司也有類似的產(chǎn)品。這是真正的機(jī)電一體化產(chǎn)品，為設(shè)計(jì)者帶來(lái)了一系列的工程挑戰(zhàn)，包括電磁兼容、熱控制、元器件小型化、特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。在國(guó)內(nèi)，沒有見到有廠商推出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。包米

17、勒（Baumuller）公司提供的帶集成行星齒輪傳動(dòng)系的高性能伺服電機(jī)，擁有高達(dá)98%的效率和很低的噪音；直接驅(qū)動(dòng)型高力矩伺服電機(jī)，可以在100300rpm范圍內(nèi)輸出*Nm。在國(guó)內(nèi)，我們看到和利時(shí)電機(jī)公司在其海豚系列低壓無(wú)刷伺服電機(jī)系列中提供了類似的帶集成行星齒輪減速器的產(chǎn)品，深圳步進(jìn)也宣稱可以提供帶減速器的步進(jìn)化伺服電機(jī)。在直接驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)市場(chǎng)，成都精密電機(jī)廠可以提供定制化的電機(jī)組件，但是需要客戶另外加裝反饋裝置和第三方驅(qū)動(dòng)器。安川電機(jī)歐洲公司（YaskawaElectricEurope,YEB展出了其廣受歡迎的通用SigmaII型伺服電機(jī)。YEE的其他進(jìn)展包括正在開發(fā)中的額定功率0.55k

18、W防爆及遵循ATEX標(biāo)準(zhǔn)的交流伺9/15服電機(jī)。安川公司的另一項(xiàng)開發(fā)成果是輸出功率高達(dá)500kW的高功率伺服電機(jī)。該項(xiàng)目的商品化預(yù)計(jì)將于2007年完成。從中我們可以看到國(guó)際大廠向?qū)Ｓ没?、大型化伺服發(fā)展的動(dòng)向。2.技術(shù)發(fā)展方向現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無(wú)處不在，比如換相、電流、速度和位置控制；采用新型功率半導(dǎo)體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服專用模塊（比如IR推出的伺服控制專用引擎）也不足為奇。國(guó)際廠商伺服產(chǎn)品每5年就會(huì)換代，新的功率器件或模塊每22.5年就會(huì)更新一次，新的軟件算法則日新月異，總之產(chǎn)品生命周期越來(lái)越短。總結(jié)國(guó)內(nèi)外伺服廠家的技術(shù)路線和產(chǎn)品路線

19、，結(jié)合市場(chǎng)需求的變化，可以看到以下一些最新發(fā)展趨勢(shì)。i .高效率化盡管這方面的工作早就在進(jìn)行，但是仍需要繼續(xù)加強(qiáng)。主要包括電機(jī)本身的高效率比如永磁材料性能的改進(jìn)和更好的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效率化，包括逆變器驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)化，加減速運(yùn)動(dòng)的優(yōu)化，再生制動(dòng)和能量反饋以及更好的冷卻方式等。ii .直接驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)包括采用盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)和采用直線電機(jī)的線性伺服驅(qū)動(dòng)，由于消除了中間傳遞誤差，從而實(shí)現(xiàn)了高速10/15化和高定位精度。直線電機(jī)容易改變形狀的特點(diǎn)可以使采用線性直線機(jī)構(gòu)的各種裝置實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。iii .高速、高精、高性能化采用更高精度的編碼器（每轉(zhuǎn)百萬(wàn)脈沖級(jí)），更高采樣

20、精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、速度更快的DSP,無(wú)齒槽效應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī)，以及應(yīng)用自適應(yīng)、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略，不斷將伺服系統(tǒng)的指標(biāo)提高。iv .一體化和集成化電動(dòng)機(jī)、反饋、控制、驅(qū)動(dòng)、通訊的縱向一體化成為當(dāng)前小功率伺服系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。有時(shí)我們稱這種集成了驅(qū)動(dòng)和通訊的電機(jī)叫智能化電機(jī)（SmartMotor）,有時(shí)我們把集成了運(yùn)動(dòng)控制和通訊的驅(qū)動(dòng)器叫智能化伺服驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)、驅(qū)動(dòng)和控制的集成使三者從設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)行、維護(hù)都更緊密地融為一體。但是這種方式面臨更大的技術(shù)挑戰(zhàn)（如可靠性）和工程師使用習(xí)慣的挑戰(zhàn)，因此很難成為主流，在整個(gè)伺服市場(chǎng)中是一個(gè)很小的有特色的部分。v .通用化通用型驅(qū)動(dòng)器配

21、置有大量的參數(shù)和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下，方便地設(shè)置成V/F控制、無(wú)速度傳感器開環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無(wú)刷交流伺服電動(dòng)機(jī)控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場(chǎng)合，可以驅(qū)11/15動(dòng)不同類型的電機(jī)，比如異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，也可以適應(yīng)不同的傳感器類型甚至無(wú)位置傳感器?？梢允褂秒姍C(jī)本身配置的反饋構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可以通過(guò)接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度全閉環(huán)控制系統(tǒng)。vi .智能化現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)器都具備參數(shù)記憶、故障自診斷和分析功能，絕大多數(shù)進(jìn)口驅(qū)動(dòng)器都具備負(fù)載慣量測(cè)定和自動(dòng)增益調(diào)整功能，有的可以自動(dòng)辨識(shí)電機(jī)的參數(shù)

22、，自動(dòng)測(cè)定編碼器零位，有些則能自動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)抑止。將電子齒輪、電子凸輪、同步跟蹤、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)等控制功能和驅(qū)動(dòng)結(jié)合在一起，對(duì)于伺服用戶來(lái)說(shuō)，則提供了更好的體驗(yàn)。vii .網(wǎng)絡(luò)化和模塊化將現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、甚至無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到伺服驅(qū)動(dòng)器當(dāng)中，已經(jīng)成為歐洲和美國(guó)廠商的常用做法。現(xiàn)代工業(yè)局域網(wǎng)發(fā)展的重要方向和各種總線標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)就是如何適應(yīng)高性能運(yùn)動(dòng)控制對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、可靠性、同步性的要求。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)大規(guī)模分布式控制裝置的需求上升，高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)成功，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字伺服的開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。模塊化不僅指伺服驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、再生制動(dòng)模塊、通訊模塊之間的組合方式，而且指伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部軟件和

23、硬件的模塊化和可重用。12/15viii,從故障診斷到預(yù)測(cè)性維護(hù)隨著機(jī)器安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的故障診斷和保護(hù)技術(shù)（問(wèn)題發(fā)生的時(shí)候判斷原因并采取措施避免故障擴(kuò)大化）已經(jīng)落伍，最新的產(chǎn)品嵌入了預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，使得人們可以通過(guò)Internet及時(shí)了解重要技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，并采取預(yù)防性措施。比如：關(guān)注電流的升高，負(fù)載變化時(shí)評(píng)估尖峰電流，外殼或鐵芯溫度升高時(shí)監(jiān)視溫度傳感器，以及對(duì)電流波形發(fā)生的任何畸變保持警惕。ix,專用化和多樣化雖然市場(chǎng)上存在通用化的伺服產(chǎn)品系列，但是為某種特定應(yīng)用場(chǎng)合專門設(shè)計(jì)制造的伺服系統(tǒng)比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形狀、不同表面粘接結(jié)構(gòu)（SPM）和嵌入式永磁（IPM）

24、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)出現(xiàn)，分割式鐵芯結(jié)構(gòu)工藝在日本的使用使永磁無(wú)刷伺服電機(jī)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了高效率、大批量和自動(dòng)化，并引起國(guó)內(nèi)廠家的研究。x,小型化和大型化無(wú)論是永磁無(wú)刷伺服電機(jī)還是步進(jìn)電機(jī)都積極向更小的尺寸發(fā)展，比如20,28,35mm外徑；同時(shí)也在發(fā)展更大功率和尺寸的機(jī)種，已經(jīng)看到500KW永磁伺服電機(jī)的出現(xiàn)。體現(xiàn)了向兩極化發(fā)展的傾向。xi.其他動(dòng)向發(fā)熱抑制、靜音化、清潔技術(shù)等。13/15市場(chǎng)狀況1.歐美和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模以及基本走勢(shì)根據(jù)ARC2001年的報(bào)告，當(dāng)年全球伺服驅(qū)動(dòng)的市場(chǎng)規(guī)模是20.67億美元，01年到06年的復(fù)合增長(zhǎng)率在7%以上，預(yù)計(jì)全球伺服系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模在2006年會(huì)達(dá)到29億美金左右（這個(gè)預(yù)測(cè)包括了交流伺服和步進(jìn)電機(jī)）。現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)看，恐怕已經(jīng)不止這個(gè)數(shù)據(jù)，這中間經(jīng)歷了911等因素造成的02、03年的市場(chǎng)衰退和04年之后的恢復(fù)性增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)未