伺服通俗解讀 ——你真懂真理解伺服系統(tǒng)嗎？

關(guān)于伺服、伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)、伺服系統(tǒng)，隨便拿出去問，百分之九十九的人都是不熟悉不清楚不了解的，我想，就算是與伺服相關(guān)的工作人員，數(shù)控自動化等工控領(lǐng)域的技術(shù)人才，大多也覺得對伺服‘一知半解’。我接觸過很多伺服從業(yè)人員，銷售公司的業(yè)務(wù)、技術(shù)人員，數(shù)控自動化系統(tǒng)開發(fā)的電工、技術(shù)人員、工程師，乃至伺服品牌本身個(gè)崗位領(lǐng)域的人才，其中包括技術(shù)工程師。要說真的理解很深刻，還是感覺不明顯。

當(dāng)然，毫無疑問，對于本崗位本工作信息乃至技術(shù)，他們都是相當(dāng)專業(yè)的，比如銷售人員，對于自銷伺服類比、系列、型號，選型、乃至技術(shù)特點(diǎn)，沒誰比他熟悉；比如售前技術(shù)工程師，對于每款伺服的特性、參數(shù)設(shè)置特點(diǎn)，乃至調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，尤其是資深工程師，絕對是專業(yè)專家級。

但是，作為一個(gè)骨灰級電子愛好者，一位長期接觸過不少各式各樣電子產(chǎn)品，專業(yè)從事過高至某著名通信品牌基站通信設(shè)備維修，以及如今從事變頻、伺服、工控機(jī)、工控屏維修的電子產(chǎn)品維修人員，每每接觸到都能讀到，他們對伺服技術(shù)、性能、參數(shù)乃至故障原因，等等一些認(rèn)知和理解伺服的渴求，接觸經(jīng)銷商、代理商，他們最大的渴求和希望，就是我們能夠提供他們技術(shù)支持，當(dāng)然不是設(shè)備損壞的維修技術(shù)。不難理解，他們技術(shù)支持工程師，每每出去，總是指不定遇到如何刁鉆，如何離奇古怪的技術(shù)問題，系統(tǒng)調(diào)試難題，而且，基本時(shí)間都相當(dāng)緊迫（客戶大多都久攻不下、電話咨詢嘗試盡了想得到的種種方案可能）。伺服驅(qū)動器伺服系統(tǒng)是好的，裝上去卻不能按預(yù)計(jì)的方案工作，三百多項(xiàng)的伺服內(nèi)部調(diào)試參數(shù)和上位機(jī)編程等等多個(gè)系統(tǒng)相輔相成的配合工作這，只要找不出原因結(jié)癥所在，問題就不能得到有效的解決。期待我們這些專攻電子技術(shù)、電路特性原理，乃至修復(fù)解決伺服故障的從業(yè)人員，能夠給個(gè)深刻的解讀方案、一種思路、一個(gè)靈感，就選得相當(dāng)自然，和從分需求了。沒錯(cuò)，作為維修人員，對伺服系統(tǒng)的硬件技術(shù)的確比較熟悉，由于這是智能系統(tǒng)，也往往可以根據(jù)故障特性對參數(shù)設(shè)置，有另一層面的認(rèn)識和理解，這是自然的。當(dāng)然，術(shù)有專攻，資深才能認(rèn)知到位理解深刻，這是自然的規(guī)律。

好了，閑話少說，得照照題，題目是‘伺服通俗解讀’。要很好照應(yīng)題目，我想還要花些口舌，說些基礎(chǔ)、常識。

伺服是什么？其實(shí)，伺服就是一個(gè)電機(jī)，和控制這個(gè)電機(jī)的驅(qū)動器。電機(jī)就叫伺服電機(jī)，驅(qū)動器自然叫伺服驅(qū)動器，‘伺服’源自于控制，精確控制的代名詞。——很顯然，為了控制電機(jī)，精確控制電機(jī)，專門研發(fā)出“伺服”這樣的一種系統(tǒng)。到此，可能很多人會奇怪：控制個(gè)電機(jī)為什么要做個(gè)這么復(fù)雜的系統(tǒng)呢？這不得不引入電機(jī)應(yīng)用、原理以及發(fā)展的一些信息了。

電機(jī)，是運(yùn)用電磁原理，通電線圈在磁場環(huán)境產(chǎn)生作用力作用而轉(zhuǎn)動的一種電子產(chǎn)品。電子根據(jù)應(yīng)用發(fā)展有直流電機(jī)、交流電機(jī)；直流又分有刷、無刷電機(jī)之分，主要是因?yàn)橛兴㈦姍C(jī)必須定期更換碳刷，維護(hù)麻煩人類設(shè)計(jì)出刷電機(jī)；交流電機(jī)又分單相、三相、同步、異步等。電機(jī)是蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)外產(chǎn)生運(yùn)動必須的載體，所以根據(jù)各自各樣的應(yīng)用和工作要求，早期人類就設(shè)計(jì)出了如此多的電機(jī)品種和類別，各有各的特長和優(yōu)點(diǎn)，所以存在的相當(dāng)長的一段時(shí)間，不過它們的固有缺點(diǎn)與特性，日漸不能滿足人類的需求，比如，所有電機(jī)的速度都不易控制，即使以控制速度見長的直流電機(jī)，要想準(zhǔn)恒定定在某個(gè)轉(zhuǎn)速上還是很難很難的；又如，由電磁原理我們不難發(fā)現(xiàn)，電機(jī)線圈通常是銅等低阻抗的材質(zhì)組成，那么通電瞬間電流是可以很大很大的，磁場對線圈的作用力跟這個(gè)通過的電流密切先關(guān)，只有在電機(jī)轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)速恒定，感抗恒定才使得電機(jī)的通電電流恒定，經(jīng)驗(yàn)表明，啟動瞬間電機(jī)的電流是電機(jī)正常工作電流的5~10倍，而且，電機(jī)在低于3倍的電流之下，啟動乏力。這是電機(jī)至今的固有特點(diǎn)缺點(diǎn)，至此，我們也不難明白，通電中的電機(jī)一旦發(fā)生堵轉(zhuǎn)（通俗說就是掐死不動了），通電電流對其可是災(zāi)難性的。同時(shí)我們也不難明白，相對于傳動系統(tǒng)來說，電機(jī)啟動瞬間的扭力可是具有很大破壞力的，因?yàn)楦９ぷ鳡顟B(tài)時(shí)的扭力差距太大。

因此，人們一直以來都在著力研究電機(jī)的速度和扭力控制問題。后來，人們在變頻技術(shù)上得到突破，開發(fā)了變頻驅(qū)動器，它在一定程度上可以控制三相電機(jī)的數(shù)度，而且也一定程度緩解了電機(jī)啟動瞬間的扭力和轉(zhuǎn)動加速度問題。如今我們?nèi)粘Ｊ褂玫纳惦娞菟俣瓤勺?，和上產(chǎn)中的自動扶梯速度可變，基本都是運(yùn)用變頻技術(shù)。變頻技術(shù)就是利用逆變技術(shù)控制電機(jī)的三相供電頻率電流可變，從而達(dá)到一定程度地控制電機(jī)在某個(gè)速度下恒定的目的。技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于變頻器內(nèi)可編程芯片（我們俗稱CPU）內(nèi)部的算法，所以變頻器本身有許多參數(shù)供用戶在特定場合應(yīng)用時(shí)調(diào)節(jié)合適的算法補(bǔ)償。

伺服，就是在變頻的技術(shù)上發(fā)展出來的更進(jìn)一步產(chǎn)品，其通過電機(jī)屁股上安裝編碼器反饋信息，驅(qū)動器內(nèi)部的CPU再結(jié)合這個(gè)反饋信息生成控制三相電流輸出的脈沖，從而實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的精確控制。伺服驅(qū)動器的“使能”，其實(shí)就是啟動一個(gè)設(shè)計(jì)好的三相電機(jī)動力電源的脈沖，使電機(jī)懸停在停止和轉(zhuǎn)動之間，那么這個(gè)既解決了電機(jī)啟動瞬間缺點(diǎn)所帶來的問題，也使得能伺服驅(qū)動器在接收到外界“電機(jī)轉(zhuǎn)動”指令使電機(jī)迅速轉(zhuǎn)動。那么，伺服內(nèi)部的眾多參數(shù)，不過就是分門類別地根據(jù)伺服應(yīng)用在各種各樣各式的運(yùn)用場合下，配合上位機(jī)、配合機(jī)械機(jī)床、配合特定的瞬態(tài)、力度的修補(bǔ)調(diào)整。

我想，太專業(yè)的術(shù)語，外行人看不懂，行內(nèi)人好像術(shù)語都明白都懂，卻想象不出其究竟是如何體現(xiàn)表現(xiàn)的。

那么，伺服系統(tǒng)，我們可以借助公司財(cái)務(wù)來理解，老板通常只會去跟財(cái)務(wù)人員說“我要分什么報(bào)表”、“我要什么收支情況”、“我要出差安排”等等等等，財(cái)務(wù)部就根據(jù)公司內(nèi)部的一切信息方法進(jìn)行計(jì)算，得出老板所需要的答案。伺服系統(tǒng)就是這么樣的一個(gè)系統(tǒng)。