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伺服系统的发展趋势

发布日期:2017-11-30
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从伺服系统的三大部件:伺服电机、编码器、驱动器的各自发展来看,交流伺服电机还会是主流。电机本身将向高性能、高功率密度的方向发展。在相同功率输出的条件下,电机本身的体积将会越来越小。如1.5KW以下的小功率AC伺服电机的体积现已只有原先传统的三相感应电机的1/10左右。这主要得益于电机制造技术本身的不断提高。如:高性能的磁性材料的采用,定子分割法工艺的集中绕组高密度绕线的采用,定子叠片的粘结工艺的采用。磁路的不断优化设计和热解析技术的应用使得电机的冷却性能也得到了不断提高。

与此同时,由于各种行业的特殊需求,伺服电机也会从通用的FA行业转向差异化,定向设计的道路。如免维修、无尘、防爆、无转矩脉动超高或超低额定转速微小型化,电机内部直接装有制动器、减速机、滚珠丝杠、联轴节、转矩温度传感器,编码器甚至驱动控制器的 ALL IN ONE一体化的伺服功能部件。

事实上,在传统的FA行业以外,特别是在家电、汽车电子、纺织、航空电子、机械等行业,各种直流无刷伺服电机已经得到了广泛和大量的应用。传统意义上的带换向器的直流伺服电机正在被这种直流无刷的伺服电机所取代。尤其在微小功率的应用范围,它有无可替代的低成本、小体积、高可靠性(通常无需光电编码器反馈),可干电池供电等优越性。所以其实际使用数量将是非常可观的。

对于反馈的编码器部件来说,其发展主要还在于小型化、低成本、高分辨率、 高可靠性、网络化、高响应、省接线、绝对值编码等方向。从结构上来讲,为了降低成本,日系的主流伺服电机所用编码器都已从整体式变为分离式。为了提高分离式编码器的可靠性,从安装方式上作了改进,已溶入电机的后轴承支承座的一体化设计。由于正弦波内插技术的采用,分辨率得到了很大的提高,从早期的210已发展到224—228 /每转。这对于提高伺服电机的低速控制的稳定性 减少低速脉动有很大帮助。但对于提高位置控制的精度没有直接效果。当然也有采用类似于螺距补偿一样的软件补偿,可以提高单圈的物理分辨率,从而实际提高定位控制的精度。这在分度转台机器人控制的使用中,可得到有效作用。也正是由于内插接技术的应用,使得旋转编码器也将会在严酷环境中的高精度伺服控制中得到更广泛的应用。现在已有224/每转分辨率的旋转编码器在伺服电机上的使用情况。编码器目前的串行通讯省线制的方式,其通讯频率还只能限于10M以下。随着伺服控制的高分辨率、高精度、高响应的要求日益增强,编码器通讯频率的提高也将会是一个主要方向。

对于异步伺服节能来说,其发展方向借助于IT产业技术的发展,将会有更令人耳目一新的感觉。看一下如今的手机照相机等,其丰富多彩的各种功能不难想象有很多功能都是可以借鉴和移植到伺服驱动控制器上来的。

 从交流伺服电机的矢量控制技术本身来说已日趋完善普及。从实时操作系统的角度来看,它只是需要实时响应处理的一个功能模块。由于控制器的多功能、智能化要求,大量的信号处理,适应控制需要的各种数学模型的建立与运行,网络通讯等各个功能模块将会在实时操作系统的统一调度和管理下得到正确可靠的运行。

因此,下一代的异步伺服节能将会是一个集各种现代控制技术之大成的结晶,而并非是传统意义上的功率放大器。

现在已有国内的企业将WIFI的无线通讯技术用到了伺服控制的参数写入 调整运行的监控等方面。USB的通讯技术触摸屏显示控制技术,现已经得到了应用。针对下一代的伺服驱动器的研发,已有不少企业正在考虑采用新一代手机所用的CPU和实时操作系统技术。大家都知道的傻瓜照相机技术,利用它外行人也能拍出很漂亮的照片。那么相信下一代的伺服驱动器一定也会带有这种一键自整定的功能,伺服的应用会变得越来越普及。因为其调整调试非常方便。若客户实在搞不定,就可以通过WIFI 让生产厂家的售后服务人员遥控诊断并解决。


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