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导语：伺服控制系统作为现代工业生产设备的重要控制系统之一，是

当前工业自动化不可缺少的主要组成部分。本文在总结了当前伺服控

制系统的发展趋势和研究与应用成果的基础上，对伺服控制系统的未

来发展进行了展望。

摘要：伺服控制系统作为现代工业生产设备的重要控制系统之一，

是当前工业自动化不可缺少的主要组成部分。本文在总结了当前伺服

控制系统的发展趋势和研究与应用成果的基础上，对伺服控制系统的

未来发展进行了展望。

1前言

随着现代科学技术的快速发展，尤其是微电子、电力半导体、

计算机和电机制造技术等所取得技术进步，使得位置伺服在许多高科

技领域得到了非常广泛的应用，并扮演了重要的支柱技术角色的自动

化控制系统，如机器人、激光加工、数控机床、大规模集成电路制造、

办公自动化设备、雷达和各种军用武器随动系统、以及柔性制造系统

(fms-flexiblemanufacturingsystem)等。

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动化不可缺少的基础技术。位置伺服控制系统，一般是以足够的位置

控制精度(定位精度)、位置跟踪精度(位置跟踪误差)和足够快的跟踪

速度作为它的主要控制目标。系统运行时要求能以一定的精度随时跟

踪指令的变化，因而系统中伺服电动机的运行速度常常是不断变化

的。故伺服系统在跟踪性能方面的要求一般要比普通调速系统高且严

格得多。由于直流电动机存在电刷和换向器的限制，以及直流伺服系

统生产、维护成本高。伴随着新的控制器件和电机控制方法的出现，

伺服系统的已经广泛地替代了直流伺服系统。

2伺服系统分类

伺服系统根据处理信号的方式不同，大致可以分为数字模拟混合

式伺服、模拟式伺服和全数字式伺服；若根据所使用的伺服电动机的

种类不同，又可分为三种：一种是用永磁同步伺服电动机构成的伺服

系统，包括方波永磁同步电动机（无刷直流机）伺服系统和正弦波永

磁同步电动机伺服系统；另一种是用鼠笼型异步电动机构成的伺服系

统。二者的不同之处在于永磁同步电动机伺服系统中需要采用磁极位

置传感器而感应电动机伺服系统中含有滑差频率计算部分。若采用微

处理器软件实现伺服控制，可以使永磁同步伺服电动机和鼠笼型异步

伺服电动机使用同一套伺服放大器。

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步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本

质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

随着全数字式伺服系统的出现，伺服电机也越来越多地应用于数字控

制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用

步进电机或全数字式伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式

上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较

大的差异。主要存在以下几点区别。

1控制精度不同

伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全

数字式伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于

驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。

对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电

机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°

的步进电机的脉冲当量的1/655。

2矩频特性不同

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下降，所以其最高工作转速一般在300～600R