《控制工程下的对伺服系统研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制工程下的对伺服系统研究.doc（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、控制工程下的对伺服系统研究摘要：根据目前行业内人们对伺服控制及伺服系统在认识上的一些混乱与偏差，进行了初步的原因剖析。基于伺服技术产生的背景，从自动控制的角度给出了伺服系统的普遍而简洁的定义，并对实际伺服系统界定规范提出一种参考意见。关键词：伺服系统；随动控制；交流伺服；液压伺服近年来，在机电一体化、自动化领域中，伺服技术是人们关注的热点之一，伺服系统的应用也成为了一种时髦。但不得不说，虽然很多行业与工业技术门类都已经波及伺服问题，但人们对伺服技术与伺服系统的认知还是有一定的局限性甚至是很混乱的，这在企业基层表现得尤为突出。拟对当下的一些认知混乱现象及本源做一些分析，然后给出对于伺服控制与伺服
2、系统的一点个人见解。1“伺服系统的一些认知乱象及本源当前伺服技术已经渗透到机电一体化及自动化领域的许多方面，各类精密数控加工机床、高档工业机器人、现代化兵器装备、某些高端医疗设备等等均有所谓“位置伺服技术、“速度伺服技术的广泛应用。但现实中被如此广泛应用且影响巨大的一门技术，人们对它的的了解与认识却存在很大反差。这主要表现在：1不少相关工业企业现场，人们对“伺服、“伺服系统的内涵理解并不到位，常常有现场人员将设备驱动元件是否采用所谓伺服电机、液压伺服马达作为该设备是否具备伺服品质的唯一规范；2局部人认为但凡没有精确定位能力的自动控制系统就不能算是伺服系统；3各种教科书、技术交流资料、技术文件包
3、括产品表明书、网络信息资料、甚至期刊论文上对“伺服系统、“伺服控制的定义几乎没有统一的表述，各说各话十分混乱。何以会出现这种乱象呢？笔者认为主要有下列方面的原因：1基于PMSM正弦波三相永磁同步电动机的当代交流伺服驱动技术影响力非常大，是当今高性能电伺服驱动的主流，这是毋容置疑的。但对于我国来讲交流伺服驱动是泊来技术。世纪八十年代改革开放后，中国大量引进的欧、美、日技术及装备，其中包含交流伺服驱动技术。对不少中国企业来讲，对相关技术的消化吸收与改良大局部是滞后的。究其原因，一方面是在当时大的时代背景下，许多企业经营自负盈亏，经济效益是首位的，引进的东西需要立竿见影“生蛋，除非国家有特别安顿，自
4、行吸收、改良相关技术并非当务之急；另一方面也受到国外知识产权爱护的制约，不可能得到完整详尽的技术背景材料；特别是在很多技术比方交流伺服驱动技术快速开展的阶段，中国正处于十年动荡举国停滞时期，中国是完全错失了参与时机的，因为整个没有相关研发过程的经历，即使想快速消化吸收、改良也显得力有不逮。由此，全面的“拿来主义、全盘照搬与山寨成了当时的“路线正确。2另一方面，伺服技术源于自动控制理论这是不争的事实。国内自动控制理论研究与控制技术的应用推广其实并不算很晚。早在上世纪六十年代，以中科院关肇直为首的一批中国数学工自某培训机构的教学PPT，其对伺服的界定狭隘偏颇，且话多意乱，代表了近年受引进交流伺服驱
5、动技术影响的相当多的基层工作人员对伺服的看法。其实这也就是我前面提到过的现在对伺服的认知乱象的具体体现，这的确需要我们正本清源、厘清相关概念。在控制项目意义下，可以很广泛而精简地定义伺服系统：所谓伺服系统，就是某种高品质的跟踪随动系统。在这个定义中，首先伺服系统必须是一种随动控制系统，即控制输出要能跟随控制输入指令的变化，要能复现控制输入指令的规律。更为重要的是只有系统控制品质足够高时，才能称为伺服系统。这种高品质伺服性归纳起来就是三个字“稳、准、快，即伺服系统稳定性要很好、稳态、动态精度要很高、动态响应要很快。在这种意义下，一个随动控制系统只要在“稳、准、快方面足够优秀，其成为伺服系统并非一
6、定要采用闭环反应的控制结构。当然，为了到达这个要求，目前实际伺服系统大都采用了闭环反应控制方式。在以上的意义下，伺服系统在运动控制系统、过程控制系统中均会出现，所以其类型也是很多的。如以控制输出参量的物理意义来划分，就有属于运动控制类型的位置伺服、速度伺服、加速度伺服以至于高阶运动伺服，也有属于过程控制系统的温度伺服、流量伺服、液位伺服、压力伺服等等。目前在各行业中应用最多，影响最大的伺服系统为运动控制系统伺服，比方在各类高档数控加工机床、高档工业机器人、兵器装备的火控驱动、飞机作动系统、新能源汽车等等方面均波及高性能的定位控制、调速控制，所以位置伺服、速度伺服成为主流也是必然的。然而这也导致
7、了一局部人认为伺服是专涉运动控制的，甚至于有少局部技术人员坚称伺服系统必须具备精确定位功能，即必须是位置控制系统，这种观点应该是不适宜的。更有甚者，有极少数人只认基于永磁同步电动机PMSM的交流伺服驱动系统为伺服系统，不得不说这是极其狭隘的错误认知。我们必须指出，假如在化工及制药行业中出现了所谓的温度伺服控制，切莫觉得奇怪，因为这些温控系统只要具备高品质的随动控制特征它就是伺服系统。在一些场合，人们也以系统的驱动、传动方式来对伺服系统分类，就产生了液压伺服系统、电气伺服系统、气动伺服系统、机电伺服系统、机电液伺服系统等等说法，但这种分类对系统的刻画显得笼统了些，在具体交流过程中最好结合以控制输
8、出参量的属性分类法一起综合表述更好。有现场技术员曾提出过一个有趣的问题：“为何一些机电一体化设备如高档数控加工机床、机电一体化专机、高档工业机器人，人们常常称其为伺服系统，但铭牌上却从不见有伺服的字样？伺服系统的界定规范是什么？。这问题带有一定普遍性，需要澄清。对此我们首先要明确的是，伺服是一种品质，而非一种特定的功能。所以在铭牌上的型号名称是说明设备功能属性的，而设备的品质包括伺服品质应该由设备的具体技术指标来反映，不会反馈在铭牌名称上。则这种品质如何确定呢？一般来讲，一个系统如不是随动系统，就可以自动排除它是伺服系统的可能。但如果一个系统具有随动控制特征，这就要看其品质的好坏了。但对某种随
9、动系统来讲它是否具备了伺服品质并没有一个固定不变的精确的量值规范和界限，这个决不能刻舟求剑。在不同的历史时期相应的根底技术开展状况下、在不同的工况及不同的用途背景下，我们所认识的伺服系统并不具有相同或固定的模式、并不具备相同或固定的水平。故对一个具体的机电随动系统来讲，不能简单的说是或不是伺服系统，只能在其具体的工况与用途背景下，按其具体的技术指标或行业规范与惯例，说该系统到达的“伺服品质如何好、一般、差、丢失。无论如何，人们对各类工业控制系统伺服性能的追求和改良从过去、现在到将来必定是一个持续不断动态开展的过程。参考文献【1】吴牮.电气传动技术.哈尔滨：哈尔滨项目大学出版社，2008.【2】姚晓先.伺服系统设计.北京：机械工业出版社，2008.【3】钱平.伺服系统.北京：机械工业出版社，2008.
