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伺服系统(servomechanism)发展史

2014/11/24 14:57:36              

伺服系统的发展与伺服电动机的发展紧密地联系在一起,在上世纪60年代以前,伺服驱动是以步进电机驱动的液压伺服马达,或者以功率步进电机直接驱动为特征,伺服系统的位置控制为开环控制。

伺服系统

用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下,伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统,其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

伺服系统最初用于船舶的自动驾驶、火炮控制和指挥仪中,后来逐渐推广到很多领域,特别是自动车床、天线位置控制、导弹和飞船的制导等。采用伺服系统主要是为了达到下面几个目的:①以小功率指令信号去控制大功率负载。火炮控制和船舵控制就是典型的例子。②在没有机械连接的情况下,由输入轴控制位于远处的输出轴,实现远距同步传动。③使输出机械位移精确地跟踪电信号,如记录和指示仪表等。

60~70年代是直流伺服电动机诞生和全盛发展的时代,直流伺服系统在工业及相关领域获得了广泛的应用,伺服系统的位置控制也由开环控制发展成为闭环控制。在数控机床应用领域,永磁式直流电动机占据统治地位,其控制电路简单,无励磁损耗,低速性能好。

80年代以来,随着电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术的快速发展,大大推动了交流伺服驱动技术,使交流伺服系统性能日渐提高,与其相应的伺服传动装置也经历了模拟式、数模混合式和全数字化的发展历程。

90年代开环伺服系统迅速被交流伺服所取代。

进入21世纪,交流伺服系统越来越成熟,市场呈现快速多元化发展,国内外众多品牌进入市场竞争。目前交流伺服技术已成为工业自动化的支撑性技术之一。

我国是从1970年代开始跟踪开发交流伺服技术,主要研究力量集中在高等院校和科研单位,以军工、宇航卫星为主要应用方向,不考虑成本因素。主要研究机构是北京机床所、西安微电机研究所、中科院沈阳自动化所等。

80年代之后开始进入工业领域,直到2000年,国产伺服停留在小批量、高价格、应用面狭窄的状态,技术水平和可靠性难以满足工业需要。

2000年之后,随着中国变成世界工厂、制造业的快速发展为交流伺服提供了越来越大的市场空间,国内几家单位开始推出自己品牌的交流伺服产品。目前国内主要的伺服品牌或厂家有森创(和利时电机)、华中数控、广数、南京埃斯顿、兰州电机厂等。其中华中数控、广数等主要集中在数控机床领域。

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