浅论伺服电机在自动控制系统中的运用

胡橙

摘要：目前商品生产者为了满足市场需求，商品生产逐渐朝着智能化发展。随着智能化的发展，伺服电机在工业生产中得到广泛应用。本文介绍了伺服电机，分析了伺服电机在自动控制系统中的运用。

关键词：伺服电机 自动控制系统 运用

近年来我们经常看到一些新闻，一批一批的中国购物团、购房团等，涌入美国、澳大利亚等国家，好像中国正在全世界进行疯狂购物。这从一个侧面也反映了我国人民的生活水平已经不可同日而语了，人们的购买能力显著提高。生活水平提高以后，人们的注意力不再专注于温饱问题，而是更加注重自身的生活品质，提高自己的生活追求。面对琳琅满目、眼花缭乱的商品，消费者一方面对商品的内在品质提出了更高的要求，一方面也对商品的外形提出了更高的要求，而且后者引起消费者越来越多的重视。消费者对外形包装满意了，会更容易购买商品。商品生产者为了满足消费者需求，就需要改进生产设备，包括包装设备，提高生产率，满足市场需求。在这样的背景下，商品生产商都纷纷引进了自动化数控设备和伺服电机，伺服电机与数控机床结合，朝着智能化方向发展。在自动控制系统中，如何更好的运用伺服电机，成为生产企业不断思考的问题。

1 伺服电机概述

目前在我国所有的商品生产企业中，绝大多数企业使用的是交流伺服电机。所以本文以交流伺服电机为主要研究对象，分析伺服电机在自动控制系统中的应用，这更具有现实意义。我们言归正传，介绍一下交流伺服电机。从整体上看，交流伺服电机是由转子和定子这两部分构成。转子部分，有时候使用非磁性杯型转子，有时候使用鼠笼形转子，这两种是常用的转子。定子部分，其结构与旋转变压器非常相似，两相绕组在铁心中间，构成一个直角。根据掌握的市场信息，鼠笼形转子伺服电机被广泛的应用于生产。这种伺服电机主要有三部分构成，分别是转子绕组、转子铁心和转轴。比较两种转子，杯形转子由于转子之间没有齿槽粘合的现象，可以很好解决转子的抖动现象，电机的平稳运转可得到保证，但与鼠笼形转子相比，它的输出功率比较低，它的启动转矩比较低，而且它的制造工艺相当复杂，对场所环境的要求也比较高，所以应用的不是很广泛。

2 伺服电机在自动控制系统中的运用

2.1 伺服电机在自动控制系统中的运用特点。对于交流伺服电机的认识，人们通常会认为它是一种无刷电机，但是一般人们不会知道它有同步和异步两种，因为在运动控制中，异步电机不常见，而同步电机比较常见。同步伺服电机在低速平稳运行中，能把功率做到很大，在最高转动的时候达到最高值，之后随着转动速度的降低，功率也会降低。根据伺服电机的特性，在自动控制系统中运用伺服电机，具有一些明显的特点，比如在无超调的情况下快速反应，比如即便在速度较低和调速范围较宽情况下也输出较大的转矩，比如具有很高的精度。

2.2 伺服电机的运用提高了自动控制系统性能。交流伺服电机出现以后，一开始还没有在生产中大规模使用。近年来随着市场经济的发展，消费者对商品的更高要求，商品生产者为了追求更大的经济利益，在生产中使用了交流伺服电机。这样交流伺服电机在生产中得到大规模的应用，随着它的大规模应用，影响了伺服系统的技术性能，使伺服系统的技术性能得到了很大的提高。在自动控制系统应用伺服电机，受伺服系统性能提升的直接影响，从而推动了自动控制系统的性能。伺服电机的运用提高了自动控制系统的性能主要表现在以下几个方面。

2.2.1 扩大了调速范围。自动控制系统使用伺服电机，它的进给速度可调范围是0～250m/min，而且可以连续调节。如果自动控制系统不使用伺服电机，它的进给速度可调范围是0～23m/min。可见，使用和不使用伺服电机的差别是非常大的，相差十倍左右。所以伺服電机的运用扩大了自动控制系统的调速范围。

2.2.2 保证低速时输出较大转矩。在一般情况下，自动控制系统需要在较低速度的情况下运行。在低速的条件下，对于正常系统正常运行有个非常重要的因素，那就是转矩输出。转矩输出小了，不利于系统的平稳运行。伺服电机有一个非常优越的特性，可以进行恒功率的输出。自动控制系统使用了伺服电机，就可以保证系统在低速条件下恒定输出较大转矩，并且不管是纵向的驱动力矩性能，还是横向的驱动力矩性能，在这样的条件下达到最好效果。另外，使用伺服电机可以有效缩短数控机床的传动链，使传动的摩擦减小，从而大大提高了系统的效率。

2.2.3 提高了控制精度。普通机床发现误差，调整和补偿误差非常方便，用手就可以操作。但采用自动控制系统的机床解决误差时不是很方便。解决误差，保证机床的精度，对生产非常重要。如果精度不够准确，会严重影响生产，生产出来的产品也是不合格的，损害了生产企业的利益。所以控制精度是数控机床必须解决的问题。而伺服电机采用的是伺服系统，这一系统能够实现高精度的位移，所谓高精度的位移就是微米级位移，有时候位移精度可以达到零点一微米，从而可以有效保证产品的加工精度。所以在自动控制系统中运用伺服系统，可以提高控制精度。

2.2.4 提高快速响应能力。判断一个数控机床的性能如何，快速反响应能力是一个重要指标。利用伺服电机系统，速度从零提升到最高，只需要几十毫秒，响应能力非常快。而且即使在这样快速的变化时，系统不会产生超调现象。如果机床由于负载的变化而发生了急剧变化，在保证不产生任何震荡的情况下，系统可以在短时间内快速恢复。

3 结语

综上所述，现代的工业生产逐渐向自动化方向发展。伺服电机具有明显的性能优势，在自动化系统中得到广泛运用，并且逐渐成为其核心部件。伺服电机促进了工业现代化的发展。