伺服控制系统用于精确地跟踪或重现某一过程,是一种能按预定要求自动控制试验装置机械运动的操作系统。伺服系统在很多情况下专指一种反馈控制系统,其中控制量(系统的输出)是机械位移或位移速度或加速度,其作用是使输出的机械位移(或旋转角度)精确地跟随输入的位移(或旋转角度)。
如防空雷达的控制就是典型的伺服控制过程。它是以空中目标为输入指令要求,雷达天线不停地跟踪目标,为地面炮台提供目标方位。加工中心的机械制造过程也是一个伺服控制过程,位移传感器不断把刀具进给的位移量传送给计算机,通过比较目标与加工位置,计算机输出继续加工或停止。
绝大多数机电一体化系统都具备伺服功能,机电一体化系统中的伺服控制是为执行元件按设计要求实现运动并提供控制和动力的重要环节。我们不但要知道什么是伺服系统,还需要了解伺服控制系统的一些专业术语。
液压伺服控制系统。液压伺服控制系统是以电动机提供动力,利用液压泵将机械能转换成压力能,推动液压油运动。通过控制各种阀门来改变液压油的流量,从而推动液压缸做不同行程、不同方向的动作,来完成各种设备、不同动作的需要。液压伺服控制系统按照偏差信号的获取和传递方式的不同分为机液式、电液式、气液式等,其中应用较多的是机液式和电液式控制系统。根据被控制物理量的不同,液压伺服控制系统又可分为位置控制、速度控制、力控制、加速度控制、压力控制等物理量控制。液压控制系统又可分为节流控制型和容积控制型。在机械设备中,主要有机-液伺服系统和电-液伺服系统。
交流伺服控制系统。交流伺服控制系统包括基于异步电动机的交流伺服系统和基于同步电动机的交流伺服系统。它除了具有稳定性好、调速性好、精度高等一系列优点外,还具有调速范围广、定位精度、稳速精度、动态响应、运行稳定性等性能指标。
直流伺服控制系统。直流伺服控制系统的工作原理是基于电磁定律的,与电磁转矩相关的是两个相互独立的变量,即主磁通和电枢电流,它们分别控制励磁电流和电枢电流,可以方便地实现转矩和转速的控制。另一方面,从控制角度看,直流伺服的控制属于单输入单输出单变量控制系统,经典控制理论完全适用于此类系统,因此,它凭借简单的控制和良好的调速性能,在数控机床进给驱动中占据了主导地位。
电液伺服控制系统。电液伺服控制系统是由电信号处理装置与液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统。