交流伺服 日趨成熟
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日漸繁榮的中國(guó)市場(chǎng)期待新一代伺服控制系統(tǒng)
德國(guó)倍福電氣有限公司上海代表處
運(yùn)動(dòng)控制事業(yè)部經(jīng)理 朱凱先生
2004年，中國(guó)整體伺服市場(chǎng)銷售額達(dá)到9.8億人民幣。伺服系統(tǒng)在加工機(jī)械、FA機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、機(jī)器人、自動(dòng)組裝線、半導(dǎo)體制造、部件組裝和紡織機(jī)械上得到了廣泛的應(yīng)用。隨著中國(guó)從制造業(yè)大國(guó)邁向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程和全數(shù)字式交流永磁伺服系統(tǒng)的性能價(jià)格比逐步提高，AC伺服系統(tǒng)作為控制電機(jī)類高檔精密部件，其市場(chǎng)需求將穩(wěn)步增長(zhǎng)。
新一代開放式、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的控制系統(tǒng)正在得到廣泛的應(yīng)用，這要求要加快實(shí)現(xiàn)高性能全數(shù)字伺服系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。AC伺服系統(tǒng)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)：（1）高度集成化。使用單一、多功能的控制單元，通過(guò)軟件的簡(jiǎn)單設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制功能。伺服系統(tǒng)可以使用電機(jī)本身配置的反饋單元構(gòu)成半閉環(huán)的控制系統(tǒng)，也可以通過(guò)接口與外部的反饋單元連接構(gòu)成高精度的全閉環(huán)控制系統(tǒng)；（2）智能化。智能化是指伺服系統(tǒng)作為一種全數(shù)字化的控制單元通常都具有參數(shù)設(shè)置功能、故障自診斷功能和參數(shù)自整定功能；（3）模塊化和網(wǎng)絡(luò)化。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和開放式控制技術(shù)的發(fā)展，采用現(xiàn)場(chǎng)總線接口的模塊化產(chǎn)品得到了廣泛的運(yùn)用。
Beckhoff作為開放式控制系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)廠商，對(duì)于有特殊技術(shù)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(tǒng)解決方案。開放式的控制軟件和全數(shù)字AC伺服電機(jī)的結(jié)合保證了控制系統(tǒng)的開放性和柔性。從而一方面保障了控制系統(tǒng)的可靠性；另外一方面也能夠?qū)τ谛袠I(yè)客戶的特殊工藝要求實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)。
直流 VS 交流——共存與統(tǒng)一
北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司副總經(jīng)理 王健先生
要談伺服控制，首先得從電機(jī)控制方式說(shuō)起。電機(jī)控制一般可以分為傳動(dòng)控制（調(diào)速）和運(yùn)動(dòng)控制。傳動(dòng)主要是起到調(diào)速和節(jié)能的作用，而運(yùn)動(dòng)控制則適應(yīng)于精確的速度、位置、扭矩等三個(gè)參數(shù)變量的組合控制。
無(wú)論是調(diào)速還是運(yùn)動(dòng)伺服控制，由于直流（DC）電機(jī)的勵(lì)磁電流和電樞電流可以分別獨(dú)立線性調(diào)節(jié)，其解耦調(diào)節(jié)特性是最大的優(yōu)點(diǎn)，因此簡(jiǎn)單可靠、成本低、性能高，長(zhǎng)期以來(lái)一直是廣大用戶的首選。DC電機(jī)固有的電刷帶來(lái)一系列問(wèn)題，使得人們一直希望能夠開發(fā)無(wú)電刷的電機(jī)并用于高性能控制，現(xiàn)在的交流伺服電機(jī)本質(zhì)上就是無(wú)刷的。交流（AC）電機(jī)尤其是異步電機(jī)控制非常復(fù)雜，具有強(qiáng)耦合、非線性的特性，高性能應(yīng)用收到局限。然而隨著20世紀(jì)80年代矢量控制算法得以突破，開始能夠?qū)崿F(xiàn)解耦控制，近些年發(fā)展越來(lái)越快。相對(duì)于DC電機(jī)，AC電機(jī)的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見(jiàn)的，如免維護(hù)、成本低，其控制性能正在趕上并超越傳統(tǒng)的DC電機(jī)。但是，在某些特定場(chǎng)合，DC電機(jī)仍然具有其優(yōu)勢(shì)。因此在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，DC與AC將共存下去。
目前來(lái)看，伺服控制中用得最多的當(dāng)屬永磁同步AC電機(jī)。它又可分為正弦波永磁同步電機(jī)（主要用于中小功率的高精度定位）和方波永磁同步電機(jī)。而后者借鑒了DC電機(jī)的控制方式，通過(guò)調(diào)壓來(lái)調(diào)速，也可用于簡(jiǎn)單定位，即所謂的無(wú)刷直流電機(jī)。近來(lái)，統(tǒng)一采用正弦波永磁電機(jī)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，根據(jù)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(qū)動(dòng)。不難看出，電機(jī)的設(shè)計(jì)正在趨向融合與統(tǒng)一，交流伺服與無(wú)刷直流從電機(jī)本身來(lái)看，界限會(huì)逐漸淡化。而三相永磁同步電機(jī)和異步電機(jī)從控制的角度來(lái)說(shuō)，也可以統(tǒng)一起來(lái)。因此，無(wú)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(xiàn)在反饋和控制器的不同控制方式上面。正因?yàn)橹绷髋c交流伺服控制的共存與統(tǒng)一，為此，和利時(shí)電機(jī)同時(shí)提供無(wú)刷直流和交流伺服控制電機(jī)，從驅(qū)動(dòng)到電機(jī)再到控制器和網(wǎng)絡(luò)，完全進(jìn)行國(guó)內(nèi)自主研發(fā)。
日臻完善的新一代交流伺服電機(jī)
貝加萊（B&R）OEM技術(shù)部經(jīng)理 何新鋒
DC伺服系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用有其歷史原因，目前隨著更高性能的AC伺服系統(tǒng)的成熟應(yīng)用，其主要應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)局限在輸出功率較大，啟動(dòng)扭矩較大的精度要求較低的應(yīng)用場(chǎng)合。隨著異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的AC伺服系統(tǒng)的推廣使用，DC伺服系統(tǒng)的應(yīng)用將進(jìn)一步減少，最后逐步淘汰。
目前全球越來(lái)越多的伺服系統(tǒng)供應(yīng)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(jié)合的模式。伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部高速DSP處理器的使用，推動(dòng)了各種先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制算法在新型伺服驅(qū)動(dòng)器上的應(yīng)用。當(dāng)前各大伺服系統(tǒng)供應(yīng)商的研發(fā)目標(biāo)主要集中在系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件兩個(gè)方面：對(duì)于系統(tǒng)硬件方面的改進(jìn)主要體現(xiàn)在研發(fā)最新的伺服驅(qū)動(dòng)器功率模組，使用功能更強(qiáng)大DSP運(yùn)算單元，開發(fā)和使用新型電機(jī)結(jié)構(gòu)，新型磁
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