伺服電機是利用反饋實現(xiàn)以工作為變量的系統(tǒng)閉環(huán)控制的電機。交流感應電機的設計用于伺服操作,用直角纏繞兩相。固定參考繞組由固定電壓源激勵,伺服放大器的可變控制電壓的控制激勵繞組。繞組通常設計具有相同的電壓和匝數(shù)比,以平衡最大固定相位激勵和最大控制相位信號下的功率輸入。伺服用電機的體積通常比其他輸出相似的電機小25%至50%,轉(zhuǎn)子慣量的減小使響應速度加快。
然而,由于速度控制容易,緊湊型有刷直流電機(固定在電機框架內(nèi)的永磁體、旋轉(zhuǎn)繞組電樞和換向電刷)被用作伺服電機:唯一的變量是施加旋轉(zhuǎn)的電樞。由于沒有現(xiàn)場繞組激勵,這些電機使用的能量比直流繞組設計少,比繞組電機具有更好的功率密度。伺服式有刷直流電機還包括更多的繞組到疊片,以提高扭矩。
在最基本的形式中,伺服電機的驅(qū)動器接收代表所需電機電流的電壓指令。伺服電機在慣性(包括伺服電機和負載慣性)的減振和扭矩常數(shù)方面建模。負載被認為是剛性耦合,因此自然的機械共振安全地超過伺服控制器的帶寬。電機的位置通常通過與電機軸連接的編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器來測量。
伺服電機的力、扭矩、速度等因素的能力:與開環(huán)系統(tǒng)相比,伺服控制系統(tǒng)具有更小的穩(wěn)態(tài)誤差、瞬態(tài)響應和對負載參數(shù)的敏感性。改善瞬態(tài)響應可以增加系統(tǒng)帶寬,縮短建立時間,增加吞吐量。最小化穩(wěn)態(tài)誤差,提高準確性。最后,降低負載靈敏度,允許運動系統(tǒng)容忍電壓、扭矩和負載慣性波動。
通常,一個配置文件被編程為定義時間、位置和速度的操作指令:數(shù)字伺服控制器向驅(qū)動伺服電機的放大器發(fā)送速度命令信號??梢越柚o助分解器、編碼器或反饋(安裝在電機或負載上)的速度計,控制器將實際位置和速度與目標運動曲線進行比較,以糾正差異。