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交流伺服 日趨成熟

信息來源：互聯網   責任編輯：snk   
　　日漸繁榮的中國市場期待新一代伺服控制系統



德國倍福電氣有限公司上海代表處
運動控制事業(yè)部經理 朱凱先生

2004年，中國整體伺服市場銷售額達到9.8億人民幣。伺服系統在加工機械、FA機械、醫(yī)療機械、機器人、自動組裝線、半導體制造、部件組裝和紡織機械上得到了廣泛的應用。隨著中國從制造業(yè)大國邁向制造業(yè)強國的進程和全數字式交流永磁伺服系統的性能價格比逐步提高，AC伺服系統作為控制電機類高檔精密部件，其市場需求將穩(wěn)步增長。

新一代開放式、網絡化和智能化的控制系統正在得到廣泛的應用，這要求要加快實現高性能全數字伺服系統的產業(yè)化進程。AC伺服系統當前的發(fā)展趨勢：（1）高度集成化。使用單一、多功能的控制單元，通過軟件的簡單設置就可以實現伺服系統的位置控制、速度控制功能。伺服系統可以使用電機本身配置的反饋單元構成半閉環(huán)的控制系統，也可以通過接口與外部的反饋單元連接構成高精度的全閉環(huán)控制系統；（2）智能化。智能化是指伺服系統作為一種全數字化的控制單元通常都具有參數設置功能、故障自診斷功能和參數自整定功能；（3）模塊化和網絡化。隨著現場總線技術和開放式控制技術的發(fā)展，采用現場總線接口的模塊化產品得到了廣泛的運用。

Beckhoff作為開放式控制系統的領導廠商，對于有特殊技術和成本要求的典型行業(yè)客戶可以提供開放式全軟件的控制系統解決方案。開放式的控制軟件和全數字AC伺服電機的結合保證了控制系統的開放性和柔性。從而一方面保障了控制系統的可靠性；另外一方面也能夠對于行業(yè)客戶的特殊工藝要求實現快速開發(fā)。

直流 VS 交流——共存與統一



北京和利時電機技術有限公司副總經理 王健先生

要談伺服控制，首先得從電機控制方式說起。電機控制一般可以分為傳動控制（調速）和運動控制。傳動主要是起到調速和節(jié)能的作用，而運動控制則適應于精確的速度、位置、扭矩等三個參數變量的組合控制。

無論是調速還是運動伺服控制，由于直流（DC）電機的勵磁電流和電樞電流可以分別獨立線性調節(jié)，其解耦調節(jié)特性是最大的優(yōu)點，因此簡單可靠、成本低、性能高，長期以來一直是廣大用戶的首選。DC電機固有的電刷帶來一系列問題，使得人們一直希望能夠開發(fā)無電刷的電機并用于高性能控制，現在的交流伺服電機本質上就是無刷的。交流（AC）電機尤其是異步電機控制非常復雜，具有強耦合、非線性的特性，高性能應用收到局限。然而隨著20世紀80年代矢量控制算法得以突破，開始能夠實現解耦控制，近些年發(fā)展越來越快。相對于DC電機，AC電機的優(yōu)勢也是顯而易見的，如免維護、成本低，其控制性能正在趕上并超越傳統的DC電機。但是，在某些特定場合，DC電機仍然具有其優(yōu)勢。因此在相當長的一段時期內，DC與AC將共存下去。

目前來看，伺服控制中用得最多的當屬永磁同步AC電機。它又可分為正弦波永磁同步電機（主要用于中小功率的高精度定位）和方波永磁同步電機。而后者借鑒了DC電機的控制方式，通過調壓來調速，也可用于簡單定位，即所謂的無刷直流電機。近來，統一采用正弦波永磁電機已經成為一種趨勢，根據性能的高低，選擇不同的反饋傳感元件，并配合不同控制性能的驅動。不難看出，電機的設計正在趨向融合與統一，交流伺服與無刷直流從電機本身來看，界限會逐漸淡化。而三相永磁同步電機和異步電機從控制的角度來說，也可以統一起來。因此，無刷直流、交流同步伺服、異步伺服等最終的差異，將更多地體現在反饋和控制器的不同控制方式上面。正因為直流與交流伺服控制的共存與統一，為此，和利時電機同時提供無刷直流和交流伺服控制電機，從驅動到電機再到控制器和網絡，完全進行國內自主研發(fā)。

日臻完善的新一代交流伺服電機



貝加萊（B&R）OEM技術部經理 何新鋒

DC伺服系統的發(fā)展和應用有其歷史原因，目前隨著更高性能的AC伺服系統的成熟應用，其主要應用領域已經局限在輸出功率較大，啟動扭矩較大的精度要求較低的應用場合。隨著異步電動機構成的AC伺服系統的推廣使用，DC伺服系統的應用將進一步減少，最后逐步淘汰。

目前全球越來越多的伺服系統供應商將原有的硬件伺服控制模式發(fā)展為軟件伺服控制模式或硬件和軟件相結合的模式。伺服驅動器內部高速DSP處理器的使用，推動了各種先進的運動控制算法在新型伺服驅動器上的應用。當前各大伺服系統供應商的研發(fā)目標主要集中在系統硬件和系統軟件兩個方面：對于系統硬件方面的改進主要體現在研發(fā)最新的伺服驅動器功率模組，使用功能更強大DSP運算單元，開發(fā)和使用新型電機結構，新型磁
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