簡介
伺服機構(Servo-Mechanist,)這是一種伺服系統,其中被控量為機械位置或機械位置對時間的導數。
伺服機構(servomechanism)系指經由閉迴路控制方式達到一個機械系統位置、速度、或加速度控制的系統。
發展歷史
伺服機構理論(servomechansim theory)起源於二次世界大戰期間,美軍為了發展具有自動控制功能的雷達追蹤系統,委託了麻省理工學院發展控制機械系統的閉迴路控制技術,以強化巡航飛彈等導向武器精準度,此一發展奠定了後來伺服機構理論的基礎。而微處理器及積體電路的不斷進化,不僅帶動了資訊產業的發展,也間接帶動了伺服驅動技術的發展。
構造
一個伺服系統的構成通常包含受控體(plant)、致動器(actuator)、感測器(sensor)、控制器(controller)等幾個部分。
受控體
系指被控制的物件,例如一個機械手臂,或是一個機械工作平台。
致動器
它的功能在於主要提供受控體的動力,可能以氣壓、油壓、或是電力驅動的方式呈現,若是採用油壓驅動方式,則為油壓伺服系統。
絕大多數的伺服系統採用電力驅動方式,致動器包含了馬達與功率放大器,例如套用於伺服系統的特別設計馬達稱之為伺服馬達(servo motor),其裝置內含位置回授裝置,如光電編碼器(optical encoder)或是解角器(resolver)。
控制器
一個傳統伺服機構系統的組成,伺服驅動器主要包含功率放大器與伺服控制器。
以伺服馬達為例,其伺服控制器通常包含速度控制器與扭矩控制器,馬達通常提供類比式的速度回授信號,控制界面採用±10V的類比訊號,經由外迴路的類比命令,可直接控制馬達的轉速或扭矩。採用這種伺服驅動器,通常必須再加上一個位置控制器(position controller),才能完成位置控制。
主要套用於工業界的伺服馬達包括直流伺服馬達、永磁交流伺服馬達、與感應交流伺服馬達,其中又以永磁交流伺服馬達占絕大多數。控制器的功能在於提供整個伺服系統的閉路控制,如扭矩控制、速度控制、與位置控制等。
一般工業用伺服驅動器(servo drive)通常包含了控制器與功率放大器。
伺服驅動器包含了伺服控制器與功率放大器,伺服馬達提供解析度的光電編碼器回授信號。