伺服系統(tǒng)和變頻器有哪些區(qū)別,？伺服控制系統(tǒng)的組成介紹,！
伺服驅(qū)動器是用來驅(qū)動伺服電機的,，伺服電機可以是步進電機,，也可以是交流異步電機，主要為了實現(xiàn)快速,、精確定位,，像那種走走停停、精度要求很高的場合用的很多,。
變頻器就是為了將工頻交流電變頻成適合調(diào)節(jié)電機速度的電流,，用以驅(qū)動電機，現(xiàn)在有的變頻器也可以實現(xiàn)伺服控制了,，也就是可以驅(qū)動伺服電機,，但伺服驅(qū)動器和變頻器還是不一樣的！可伺服和變頻器的區(qū)別究竟是什么,？小編根據(jù)多年行業(yè)經(jīng)驗,，給您做一個詳細的介紹。
兩者定義
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換成另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟啟動,、變頻調(diào)速,、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素等功能,。變頻器可驅(qū)動變頻電機,、普通交流電機，主要是充當調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的角色,。變頻器通常由整流單元,、高容量電容、逆變器和控制器四部分組成,。
伺服系統(tǒng)是使物體的位置,、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng),。主要任務是按控制命令的要求,、對功率進行放大、變換與調(diào)控等處理,，使驅(qū)動裝置輸出的力矩,、速度和位置控制的非常靈活方便。
伺服系統(tǒng)是用來精確地跟隨或復現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng),。又稱隨動系統(tǒng),。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量(系統(tǒng)的輸出量)是機械位移或位移速度,、加速度的反饋控制系統(tǒng),，其作用是使輸出的機械位移(或轉(zhuǎn)角)準確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角)。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別,。
伺服系統(tǒng)按所用驅(qū)動元件的類型可分為機電伺服系統(tǒng),、液壓伺服系統(tǒng)和氣動伺服系統(tǒng)。最基本的伺服系統(tǒng)包括伺服執(zhí)行元件(電機,、液壓缸),、反饋元件和伺服驅(qū)動器。若想讓伺服系統(tǒng)運轉(zhuǎn)順利還需要一個上位機構(gòu),，PLC,、以及專門的運動控制卡，工控機+PCI卡,，以便給伺服驅(qū)動器發(fā)送指令,。
兩者工作原理
變頻器的調(diào)速原理主要受制于異步電動機的轉(zhuǎn)速n、異步電動機的頻率f、電動機轉(zhuǎn)差率s,、電動機極對數(shù)p這四個因素,。轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速,，當頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時,，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的,。主要采用交—直—交方式,，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率,、電壓均可控制的交流電源以供給電動機,。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié),、逆變和控制4個部分組成,。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,，且輸出為PWM波形,，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率,。
伺服系統(tǒng)的工作原理簡單的說就是在開環(huán)控制的交直流電機的基礎(chǔ)上將速度和位置信號通過旋轉(zhuǎn)編碼器,、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動器做閉環(huán)負反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動器內(nèi)部的電流閉環(huán),，通過這3個閉環(huán)調(diào)節(jié),，使電機的輸出對設(shè)定值追隨的準確性和時間響應特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個動態(tài)的隨動系統(tǒng),，達到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動態(tài)的平衡,。
兩者區(qū)別
交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應用了變頻的技術(shù)，在直流電機的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現(xiàn)的,，也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環(huán)節(jié)：變頻就是將工頻的50,、60HZ的交流電先整流成直流電，然后通過可控制門極的各類晶體管(IGBT,，IGCT等)通過載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形類似于正余弦的脈動電,，由于頻率可調(diào)，所以交流電機的速度就可調(diào)了(n=60f/p,，n轉(zhuǎn)速,，f頻率，p極對數(shù)),。
1. 過載能力不同
伺服驅(qū)動器一般具有3倍過載能力,，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩,，而變頻器一般允許1.5倍過載。
2. 控制精度
伺服系統(tǒng)的控制精度遠遠高于變頻,，通常伺服電機的控制精度是由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證,。有些伺服系統(tǒng)的控制精度甚至達到1：1000。
3. 應用場合不同
變頻控制與伺服控制是兩個范疇的控制,。前者屬于傳動控制領(lǐng)域,，后者屬于運動控制領(lǐng)域。一個是滿足一般工業(yè)應用要求,，對性能指標要求不高的應用場合，追求的是低成本,。另一個則是追求高精度,、高性能、高響應,。
4. 加減速性能不同
在空載情況下伺服電機從靜止狀態(tài)加工到2000r/min,，用時不會超20ms。電機的加速時間跟電機軸的慣量以及負載有關(guān)系,。通常慣量越大加速時間越長,。
兩者的市場競爭
由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，所以應用也不大相同,，主要的競爭集中在：
1.技術(shù)含量競爭
在相同的領(lǐng)域中,，若采購方對機械的技術(shù)要求較高并較為復雜，則會選擇伺服系統(tǒng),。反之則會選擇變頻器產(chǎn)品,。如一些數(shù)控機床、電子專用設(shè)備等高科技機械均會首選伺服產(chǎn)品,。
2.價格競爭
大多數(shù)采購方會顧慮成本,，常常把技術(shù)忽略而首選價格較低的變頻器。眾所周知,，伺服系統(tǒng)的價格差不多是變頻器產(chǎn)品的幾倍,。
盡管目前伺服系統(tǒng)的應用還未普及，尤其是國產(chǎn)伺服系統(tǒng),，被應用的場合相比進口伺服產(chǎn)品少之甚少,。但隨著工業(yè)化進程的加快，人們將逐漸意識到伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢所在,，伺服系統(tǒng)也將獲得采購商的認可,。同樣，國產(chǎn)伺服技術(shù)也不會止步不前,，不管是基于豐厚的利潤回報還是振興國家的歷史使命感,，相信會有越來越多的廠商將投入到伺服系統(tǒng)的研發(fā)領(lǐng)域中,。
伺服控制系統(tǒng)的組成
機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多,，但從自動控制理論的角度來分析,，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象,、執(zhí)行環(huán)節(jié),、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分,，小編帶您具體了解一下,。
1.比較環(huán)節(jié)
比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié),，通常由專門的電路或計算機來實現(xiàn),。
2.控制器
控制器通常是計算機或PID控制電路，其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理,，以控制執(zhí)行元件按要求動作,。
3.執(zhí)行環(huán)節(jié)
執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機械能,，驅(qū)動被控對象工作,。機電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機或液壓、氣動伺服機構(gòu)等,。
4.被控對象
5.檢測環(huán)節(jié)
檢測環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M行測量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置,，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。
伺服系統(tǒng)是使物體的位置,、方位,、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標的任意變化而變化的自動控制系統(tǒng)，即伺服系統(tǒng)是具有反饋的閉環(huán)自動控制系統(tǒng),。它由計算機數(shù)字控制系統(tǒng),、伺服驅(qū)動器、伺服電動機,、速度和位置傳感器等組成,。計算機數(shù)字控制系統(tǒng)用來存儲零件加工程序，根據(jù)編碼器反饋回來的信息進行各種插補運算和軟件實時控制,，向各坐標軸的伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出各種控制命令,。伺服驅(qū)動器和伺服電動機接收到計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的控制命令后，對功率進行放大,、變換與調(diào)控等處理,，能夠快速平滑調(diào)節(jié)運動速度，并能夠精確地進行位置控制,。
從系統(tǒng)組成元件的性質(zhì)來看,，有電氣伺服系統(tǒng),、液壓伺服系統(tǒng)和電氣-液壓伺服系統(tǒng)及電氣-電氣伺服系統(tǒng)等；
從系統(tǒng)輸出量的物理性質(zhì)來看,，有速度或加速度伺服系統(tǒng)和位置伺服系統(tǒng)等,；
從系統(tǒng)中所包含的元件特性和信號作用特點來看，有模擬式伺服系統(tǒng)和數(shù)字式伺服系統(tǒng),；
從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點來看,，有單回伺服系統(tǒng)、多回伺服系統(tǒng)和開環(huán)伺服系統(tǒng),、閉環(huán)伺服系統(tǒng),。
伺服系統(tǒng)按其驅(qū)動元件劃分，有步進式伺服系統(tǒng),、直流電動機（簡稱直流電機）伺服系統(tǒng),、交流電動機（簡稱交流電機）伺服系統(tǒng)。
1.對伺服系統(tǒng)的基本要求
（1）穩(wěn)定性好：穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下,，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后到達新的或者回復到原有平衡狀態(tài)。
（2）精度高：伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度,。作為精密加工的數(shù)控機床,，要求的定位精度或輪廓加工精度通常都比較高，允許的偏差一般都在0.01～0.00lmm之間,。
（3）快速響應性好：快速響應性是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的標志之一,，即要求跟蹤指令信號的響應要快，一方面要求過渡過程時間短,，一般在200ms以內(nèi),，甚至小于幾十毫秒；另一方面,，為滿足超調(diào)要求,，要求過渡過程的前沿陡，即上升率要大,。
2.伺服系統(tǒng)的主要特點
（1）精確的檢測裝置：以組成速度和位置閉環(huán)控制,。
（2）有多種反饋比較原理與方法：根據(jù)檢測裝置實現(xiàn)信息反饋的原理不同，伺服系統(tǒng)反饋比較的方法也不相同,。目前常用的有脈沖比較,、相位比較和幅值比較3種。
（3）高性能的伺服電動機（簡稱伺服電機）：用于高效和復雜型面加工的數(shù)控機床,，伺服系統(tǒng)將經(jīng)常處于頻繁的啟動和制動過程中,。要求電機的輸出力矩與轉(zhuǎn)動慣量的比值大，以產(chǎn)生足夠大的加速或制動力矩,。要求伺服電機在低速時有足夠大的輸出力矩且運轉(zhuǎn)平穩(wěn),，以便在與機械運動部分連接中盡量減少中間環(huán)節(jié),。
（4）寬調(diào)速范圍的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即速度伺服系統(tǒng)：從系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)看,，數(shù)控機床的位置閉環(huán)系統(tǒng)可看作是位置調(diào)節(jié)為外環(huán),、速度調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，其內(nèi)部的實際工作過程是把位置控制輸入轉(zhuǎn)換成相應的速度給定信號后,，再通過調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動伺服電機,，實現(xiàn)實際位移。數(shù)控機床的主運動要求調(diào)速性能也比較高,，因此要求伺服系統(tǒng)為高性能的寬調(diào)速系統(tǒng),。
在數(shù)控機床上，伺服調(diào)控系統(tǒng)是其不可缺少的一部分,。其任務是把數(shù)控信息轉(zhuǎn)化為機床進給運動,，從而實現(xiàn)精準控制。伺服系統(tǒng)在一些自動化機械設(shè)備中的應用非常廣泛,，特別是在自動化生產(chǎn)發(fā)展的大趨勢情況下,，伺服系統(tǒng)的應用顯得越發(fā)重要。當前,，我國正在推動工業(yè)制造業(yè)的自動化進程,，這個過程中需要大量的工業(yè)機器人及機床設(shè)備，在這些設(shè)備中伺服系統(tǒng)在整體控制方面有非常重要的應用,。
