伺服系统的发展

光电跟踪仪伺服控制系统原理及发展现状2012年 6 月目录摘要 (1)第1章引言 (2)第2章光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理 (3)2.1计算机控制单元 (3)2.2环路控制单元 (3)第3章光电跟踪仪伺服控制系统的关键技术 (5)3.1瞄准线稳定技术 (5)3.2复合控制技术 (5)3.3等效复合控制与预测滤波技术 (6)3.4共轴跟踪技术 (6)3.5复合轴控制技术 (7)3.6其它高精度控制技术 (8)第4章光电跟踪仪伺服控制系统的国内外发展现状及趋势 (9)4.1国内外发展现状 (9)4.2发展趋势 (9)摘要光电跟踪仪中的伺服控制系统是光电跟踪设备的重要组成部分，其跟踪精度是衡量光电跟踪设备的主要指标，实现高精度跟踪控制，成为许多高精度光电跟踪设备必须解决的难题之一。

因此要获得高精度的光电跟踪仪，必须深入了解其伺服控制系统。

本文从光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理、关键技术及其国内外发展现状与发展趋势三方面对其进行了介绍，为伺服控制系统的设计及研究提供了参考。

关键词：光电跟踪，伺服控制系统，跟踪精度第1章引言光电跟踪伺服控制系统是一个包括光电探测、信号处理、控制系统及精密机械等几部分组成的复杂设备。

它的主要功能是根据光电传感器送来的目标位置偏差信号的大小及方向控制伺服电机驱动跟踪轴，减小偏差，实现对目标的光电闭环自动跟踪，其具有实时性、精度高的特点，在靶场测量、武器控制、航空等各种军用与民用领域有着广泛的应用。

随着现代技术的发展、目标机动性能的增强，对光电跟踪仪的伺服控制系统要求越来越高，要求其响应更快、稳定和跟踪精度更高。

某些系统甚至要求跟踪精度达到1μrad。

多年来，国内外的科技工作者在提高光电跟踪仪伺服控制系统跟踪精度方面进行了深入的伺服控制策略方面的研究。

为此，深入了解光电跟踪仪伺服控制系统的工作原理、关键技术的应用与研究及国内外发展现状，对于探讨进一步提高其性能指标的方法具有重要的意义。

为什么要使用伺服系统
伺服系统是现代工业生产中的重要组成部分。

它是一种能够通过电
子或者机械的控制来精确运动的装置，可以用于各种各样的应用场合，从工厂机器人到医疗设备都有涉及。

那么，为什么要使用伺服系统呢？
1. 提高精度和可靠性
伺服系统具有高度可控性和精度，能够实现非常准确的位置控制。

通过伺服控制算法，可以快速响应各种运动需求，精确地调整输出，
实现对机器人、物流系统等的运动控制。

相比之下，传统的步进电机、变频器等系统的精度和可靠性都要差一些。

2. 增加生产效率
由于伺服系统的高度可控性和精度特点，使用伺服系统可以在制造
行业中提高生产效率。

比如，在自动化生产线中，使用伺服系统能够
更加准确地控制输送带和机器人的运动，从而减少机器的卡顿和停滞，提高生产效率。

在医疗器械制造过程中，使用伺服系统可以减少制造
误差，保证设备的精准度和可靠性，从而提高工作效率。

3. 节约能源
伺服电机在执行任务时需要自主调节电流大小，使得机器人等设备
能够在达到所需要的任务时更加高效，更少的功耗，节约更多的能源。

4. 减少维护成本
伺服系统的某些使用情况会因运行状况的数据和实时反馈保持较高的控制可靠性，因此要选择适合的伺服系统件，良好的调试和编程也将在执行及修复期间减少故障的发生，降低了维护成本。

这也可以增加机器在生产中使用寿命。

综上所述，使用伺服系统有助于提高精确性，增加生产效率，节约能源，减少维护成本等多方面的好处，因此，今后工业生产和制造过程中的应用也将趋势性的朝着伺服系统的技术发展。

机器人伺服系统详解（组成/原理框图/执行元件/发展趋势）若说当下的热门科技，机器人绝对算一个。

机器人作为典型的机电一体化技术密集型产品，它是如何实现运作的呢？
机器人的控制分为机械本体控制和伺服机构控制两大类，伺服控制系统则是实现机器人机械本体控制和伺服机构控制的重要部分。

因而要了解机器人的运作过程，必然绕不过伺服系统。

伺服系统
伺服系统是以变频技术为基础发展起来的产品，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。

伺服系统除了可以进行速度与转矩控制外，还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。

广义的伺服系统是精确地跟踪或复现某个给定过程的控制系统，也可称作随动系统。

狹义伺服系统又称位置随动系统，其被控制量（输出量）是负载机械空间位置的线位移或角位移，当位置给定量（输入量）作任意变化时，系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化。

伺服系统的结构组成
机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。

伺服系统组成原理框图
1、比较环节
比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现。

2、控制器
控制器通常是计算机或PID（比例、积分和微分）控制电路，其主要任务是对比较元件输。

什么叫伺服?用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

又称随动系统。

在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。

伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

伺服系统最初用于船舶的自动驾驶、火炮控制和指挥仪中，后来逐渐推广到很多领域，特别是自动车床、天线位置控制、导弹和飞船的制导等。

采用伺服系统主要是为了达到下面几个目的：①以小功率指令信号去控制大功率负载。

火炮控制和船舵控制就是典型的例子。

②在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动。

③使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和指示仪表等。

衡量伺服系统性能的主要指标有频带宽度和精度。

频带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。

带宽越大，快速性越好。

伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。

惯性越大，带宽越窄。

一般伺服系统的带宽小于15赫，大型设备伺服系统的带宽则在1～2赫以下。

自20世纪70年代以来，由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，使带宽达到50赫，并成功应用在远程导弹、人造卫星、精密指挥仪等场所。

伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。

因此，在伺服系统中必须采用高精度的测量元件，如精密电位器、自整角机和旋转变压器等。

此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，例如将测量元件（如自整角机）的测量轴通过减速器与转轴相连，使转轴的转角得到放大，来提高相对测量精度。

采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。

通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。

伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。

伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置和转速.伺服在半导体设备中的应用极其广泛,例如在涂胶机,光刻机等设备上均有,下面就关于伺服电机的相关问题作出了整理,希望在今后的工作中能带来帮助.1.伺服电机为什么不会丢步？伺服电机驱动器接收电机编码器的反馈信号，并和指令脉冲进行比较，从而构成了一个位置的半闭环控制。

第1篇一、面试背景伺服系统作为一种高性能的自动化控制执行单元，广泛应用于工业自动化、航空航天、汽车制造等领域。

随着科技的不断发展，伺服系统在精度、速度、稳定性等方面都得到了极大的提升。

因此，具备伺服系统专业知识的人才在市场上需求量较大。

本文将针对伺服系统面试，从题目解析和备考策略两方面进行详细介绍。

二、伺服系统面试题目解析1. 基础知识题目（1）什么是伺服系统？请简述伺服系统的基本组成和工作原理。

解析：伺服系统是一种根据输入信号进行自动调节，使输出信号与输入信号保持一致或近似一致的控制系统。

伺服系统主要由伺服驱动器、伺服电机、反馈传感器、控制器等组成。

伺服系统的工作原理是通过控制器接收输入信号，经过处理，输出控制信号给伺服驱动器，驱动器再将控制信号转换为电机转矩，使电机转动，从而实现输出信号与输入信号的匹配。

（2）伺服系统有哪些类型？请分别介绍它们的优缺点。

解析：伺服系统主要有以下几种类型：1）直流伺服系统：优点是结构简单、成本较低、响应速度快；缺点是体积较大、精度较低、寿命较短。

2）交流伺服系统：优点是体积小、精度高、响应速度快、寿命长；缺点是成本较高、对电源要求较高。

3）步进伺服系统：优点是控制简单、成本较低、响应速度快；缺点是精度较低、速度不稳定。

4）液压伺服系统：优点是输出力大、响应速度快；缺点是成本高、维护难度大。

2. 应用与实例题目（1）请举例说明伺服系统在工业自动化领域的应用。

解析：伺服系统在工业自动化领域的应用非常广泛，如数控机床、机器人、自动化包装线、印刷机、激光切割机等。

（2）请简述伺服系统在航空航天领域的应用。

解析：伺服系统在航空航天领域的应用主要包括飞行控制系统、卫星控制系统、导弹控制系统等。

伺服系统在这些领域发挥着关键作用，如实现飞机的自动驾驶、卫星的稳定飞行、导弹的精确打击等。

3. 技术与发展题目（1）请简述伺服系统的发展趋势。

解析：伺服系统的发展趋势主要体现在以下几个方面：1）高精度、高速度、高稳定性：随着科技的不断发展，伺服系统在精度、速度、稳定性等方面都将得到进一步提升。

伺服系统的分类和特点一、引言伺服系统，作为现代工业自动化的重要组成部分，其性能和特点在很大程度上决定了整个系统的性能和稳定性。

伺服系统能够根据输入的指令信号，自动、快速、准确地控制执行机构的位移、速度和加速度，实现对目标值的精确跟踪。

本文将对伺服系统的分类和特点进行详细的阐述，以便更好地理解和应用伺服系统。

二、伺服系统的分类伺服系统可以根据工作原理和应用领域进行分类。

1.根据工作原理分类根据工作原理，伺服系统可以分为电气伺服系统和液压伺服系统两大类。

其中，电气伺服系统又可以分为直流伺服系统和交流伺服系统。

（1）直流伺服系统：直流伺服电机由定子、转子、电刷和换向器等部分组成。

其工作原理是当电流通过励磁绕组和电枢绕组时，产生磁场，驱动转子旋转。

直流伺服电机具有调速范围广、低速性能好、响应速度快等优点，但同时也存在维护成本高、易磨损等缺点。

（2）交流伺服系统：交流伺服电机由定子、转子和编码器等部分组成。

其工作原理是通过控制电机的输入电压或电流，改变电机的旋转速度和方向。

交流伺服电机具有效率高、可靠性高、维护成本低等优点，但同时也存在调速范围较窄、低速性能较差等缺点。

2.根据应用领域分类根据应用领域，伺服系统可以分为工业伺服系统和航空伺服系统两大类。

（1）工业伺服系统：工业伺服系统主要用于工业自动化生产线、数控机床、包装机械等领域。

其特点是要求精度高、稳定性好、可靠性高、响应速度快等。

常见的工业伺服系统有电机驱动控制系统、气压传动控制系统和液压传动控制系统等。

（2）航空伺服系统：航空伺服系统主要用于航空器自动驾驶系统、雷达天线控制系统等领域。

其特点是要求精度高、可靠性极高、响应速度快、抗干扰能力强等。

常见的航空伺服系统有舵机控制系统、燃油控制系统等。

三、伺服系统的特点1.精度高：伺服系统的输出量能够精确地跟踪输入指令信号，从而实现高精度的位置控制和速度控制。

2.快速响应：伺服系统具有快速的动态响应特性，能够迅速跟踪输入信号的变化，保证系统的稳定性和动态性能。

伺服的名词解释伺服（Servo）一词源自拉丁语的“servus”，意为“仆人”或“奴隶”，而在现代使用中，伺服更多地指代一种用于控制和调节机械装置的技术。

伺服系统在现代工业和科技领域中发挥着重要作用，从机器人技术到航天工程，从生产线自动化到航空器制导系统，伺服技术的应用无处不在。

一、伺服系统的基本原理伺服系统由三个核心组成部分构成：传感器、执行器和控制器。

传感器用于测量所控对象的状态或参数，相当于伺服系统的“感知器官”；执行器则是负责根据控制信号来实际操作或调节被控对象的元件，可以是电动机、阀门、舵机等；控制器则是伺服系统的“大脑”，根据传感器反馈的信息，并结合设定的目标值进行计算和控制。

二、伺服系统的应用领域1. 工业自动化：在自动生产线上，伺服系统广泛应用于工件的输送、定位和装配等工序的控制，提高了生产效率和品质。

2. 机器人技术：伺服系统是机器人关节的核心控制部件，通过精确的位置控制和力矩调节，使机器人能够执行复杂和精密的任务。

3. 医疗器械：伺服系统在医疗领域中的应用越来越广泛。

例如，通过伺服系统的精确控制，医疗机器人可以完成微创手术，提高手术的安全性和精度。

4. 航空航天：航空器和航天器中的伺服系统用于调节飞行器的姿态，保持飞机、火箭或卫星在飞行过程中的稳定和精度。

三、伺服系统的优势和挑战伺服系统的主要优势在于精确性和反应速度。

传感器可以实时获取被控对象的状态，通过控制器对执行器进行调节，使得被控对象能够按照预定的目标值运动或调节。

然而，伺服系统也面临着一些挑战。

如何选用适合的传感器，确保其准确度和可靠性；如何设计和调整控制器的参数，以实现最佳的控制效果；如何应对外部干扰和负载变化等。

四、伺服系统的未来发展趋势随着科技的不断进步和需求的不断增加，伺服系统也在不断演化和发展。

未来，随着人工智能、大数据和互联网技术的应用，伺服系统将更加智能化和自适应。

例如，通过机器学习和自适应控制算法，伺服系统可以从经验中学习，并根据环境和需求的变化自动调整参数，提高性能和适应性。