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伺服電機驅動的一般原理（一）
再舉一個相關例子。如果將處理數據的過程智能化，那么那些耗電量大的生產過程就會被發現并取消。上述應用更高能降低企業80%的成本。所以，我們可以說，工業4.0創造了整個聯網生產的藍圖。在這幅藍圖中，機器通過整個價值鏈管理自身，預定加工機器和原料，并將產品直接送到消費者手里。
如果歐洲想要在未來市場中有個高起點的話，就必須從現在開始奠定基礎，運動伺服一般都是三環控制系統，從內到外依次是電流環速度環位置環。
1、首先電流環：電流環的輸入是速度環PID調節后的那個輸出，我們稱為“電流環給定”吧，然后呢就是電流環的這個給定和“電流環的反饋”值進行比較后的差值在電流環內做PID調節輸出給電機，“電流環的輸出”就是電機的每相的相電流，“電流環的反饋”不是編碼器的反饋而是在驅動器內部安裝在每相的霍爾元件(磁場感應變為電流電壓信號)反饋給電流環的。
2、速度環：速度環的輸入就是位置環PID調節后的輸出以及位置設定的前饋值，我們稱為“速度設定”，這個“速度設定”和“速度環反饋”值進行比較后的差值在速度環做PID調節(主要是比例增益和積分處理)后輸出就是上面講到的“電流環的給定”。速度環的反饋來自于編碼器的反饋后的值經過“速度運算器”得到的。
3、位置環：位置環的輸入就是外部的脈沖(通常情況下，直接寫數據到驅動器地址的伺服例外)，外部的脈沖經過平滑濾波處理和電子齒輪計算后作為“位置環的設定”，設定和來自編碼器反饋的脈沖信號經過偏差計數器的計算后的數值在經過位置環的PID調節(比例增益調節，無積分微分環節)后輸出和位置給定的前饋信號的合值就構成了上面講的速度環的給定。位置環的反饋也來自于編碼器。
編碼器安裝于伺服電機尾部，它和電流環沒有任何聯系，他采樣來自于電機的轉動而不是電機電流，和電流環的輸入、輸出、反饋沒有任何聯系。而電流環是在驅動器內部形成的，即使沒有電機，只要在每相上安裝模擬負載(例如電燈泡)電流環就能形成反饋工作。 <發于2014-10-25>
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怎樣判斷伺服電機與伺服驅動器的故障區別？
看驅動器上的錯誤、報警號，然后查手冊。如果連報警都沒有了，那自然就是驅動器故障，當然，還有可能是根本伺服就沒有故障，而是控制信號錯誤導致伺服沒有動作。
除了看驅動器上的錯誤、報警號，然后查手冊外，有時最直接判斷方法是更換，如X與Z軸伺服換(型號相同才可以)。或修改參數，如把X軸鎖住，不讓系統檢測X軸，但應注意：X軸與Z軸互換，即使型號相同，進口設備也可能因為負載不同、參數不同而產生問題。當然，如果是國產設備，通常不會針對使用情況調整伺服參數，一般不會有問題。但應注意X軸與Z軸電機功率轉矩是否相同、電機絲桿是否直聯以及電子齒輪減速比方面事宜。<發于2014-09-27>
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導致電機故障的五大因素
很多因素會導致電機故障，以下列出了五種最為常見的原因。但是，如果正確使用和維護電機，環境管理得當，可以預防這些問題。
1、過熱
過熱是電機故障的更大元兇。事實上，本文所列的其它四個原因之所以上榜，部分是因為它們會產生熱量。理論上，每增加10°C熱量，繞組絕緣的壽命就會減半。所以，確保電機在合適的溫度下運行是延長其壽命的更佳方式。
2、潤滑不當潤滑是一個度的問題。過度潤滑或者潤滑不夠都會產生危害。另外，也要注意潤滑劑中的污染問題，以及使用的潤滑劑是否適合手頭的任務。
3、供電問題
高頻開關和脈沖寬度調制引起的諧波電流可能導致電壓和電流失真，過載和過熱。從而縮短電機及部件的壽命，增加長期設備成本。另外，電涌本身還會造成電壓過高和過低。要解決這個問題，必須持續關注和檢查供電狀況。
4、潮濕
潮濕本身會侵蝕電機部件。當潮濕和空氣中的顆粒污染物混合起來，更是對電機的致命傷，進一步縮短泵機壽命。
5、灰塵和污染空氣中的各類懸浮顆粒會進入電機內部，并產生各種危害。腐蝕性顆粒可能磨損部件，導電顆粒可能干擾部件電流。而顆粒一旦堵塞冷卻通道，又會加速過熱。顯然，選擇正確的IP防護等級一定程度上可以緩解該問題。
以上這些問題都是相互關聯的，單獨處理其中一個很難完全解決。同時，這些問題也具備一個共同點：如果正確使用和維護電機，環境管理得當，可以預防這些問題。<發于2016-11-05>
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電機異常判斷方法
電動機異常判斷攻略 —— 看，聽，聞，摸四種方法能及時預防和排除故障，保證電動機的安全運行。
一、 看
觀察電動機運行過程中有無異常，主要表現為一下幾種情況
1. 定子繞組短路時，可能看到電動機冒煙;
2. 電動機嚴重過載或缺相運行時，轉速會變慢而且有較沉重的“嗡嗡”聲;
3. 電動機正常運行時，但突然停止時，會看到接線松脫處冒火花;保險絲熔斷或某部件被卡住的現象;
4. 若電動機劇烈振動，則可能是傳動裝置被卡住或電動機固定不良;
5. 若電動機內接觸點和連接處有變色、燒痕和煙跡等，則說明可能有局部過熱、導體連接處接觸不良或繞組燒毀等;
二、 聽
電動機正常運行時應發出均勻且較輕的“嗡嗡”聲，無雜音和特別的聲音。若發出的噪聲太大，包括電磁噪聲，軸承雜音，通風噪聲，機械摩擦聲扽個，均可能是故障先兆或故障現象。
1. 對于電磁噪聲，如果電動機發出忽高忽低且沉重的聲音，則原因可能是一下幾種：
(1) 定子和轉子間氣隙不均勻，此聲音忽高忽低且高低音間隙時間不變，這是軸承磨損從而使定子與轉子不同心所致;
(2) 三項電流不平衡。這是三相繞組存在誤接地，短路和接觸不良等原因，若聲音很沉悶則說明電動機嚴重過載或缺相運行;
(3) 鐵芯松動。電動機在運行中因振動使鐵芯固定螺栓松松造成鐵芯硅鋼片松松，發出噪聲。
2. 對于軸承雜聲，應在電動機運行中經常監聽。監聽方法是：將螺絲刀一端頂在軸承安裝部位，另一端貼近耳朵，便可聽到軸承運轉聲。若聲音為連續而細小的“沙沙”聲，不會有忽高忽低的變化及金屬摩擦聲，則軸承是正常運行，若出現一下幾種聲音則為不正常現象：
(1)軸承運行時有“吱吱”聲，這事金屬摩擦聲，一般為軸承缺油所致，應拆開軸承加注適量潤滑脂;
(2)若出現“唧哩”聲，這是滾珠轉動時發出的聲音，一般為潤滑脂干涸或缺油引起，可加注適量油脂;
(3)若出現“喀喀”聲，或“喀吱”聲，則為軸承內滾珠不規則運動而產生的聲音，這是軸承內滾珠損壞或電動機長期不用，潤滑脂干涸所致。
3. 若傳動機構和被傳動機構發出連續而忽高忽低的聲音，可以分為一下幾種情況處理：
(1)周期性“啪啪”聲，為皮帶接頭不平滑引起;
(2)周期性“咚咚”聲，為聯軸器或皮帶輪與軸間松動以及鍵或鍵槽磨損引起;
(3)不均勻的碰撞聲，為風葉碰撞風扇罩引起。
三、 聞
通過聞電動機的氣味也能判斷及預防電動機的故障。若發現有人、特殊的油漆味，說明電動機內部溫度過高，若發現有很重的糊味或焦臭味，則可能是絕緣層被擊穿或繞組已燒毀。
四、 摸
摸電動機一些部位的溫度也可以判斷電動機故障原因。為確保安全，用手模時應用手背去碰觸電機外殼、軸承周圍部分，若發現溫度異常，其原因可能是一下幾種：
1. 通風不良。如風扇脫落。通風道堵塞等;
2. 過載。致使電流過大而使定子繞組過熱;
3. 定子繞組匝間短路或三相電流不平衡;
4. 頻繁啟動或制動;
5. 若軸承周圍溫度過高，則可能好似軸承損壞或缺油所致。<發于2014-11-25>
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步進電機和交流伺服電機性能比較
步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢，運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。
一、控制精度不同
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。
交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
二、低頻特性不同
步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等。
交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統調整。
三、矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其更高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。
四、過載能力不同
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其更大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。
五、運行性能不同
步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。
六、速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。
綜上所述，交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當的控制電機。
<發于2014-04-25>
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伺服在工業機器人技術中的運用
自2008年以來，工業機器人在中國的銷量迅速放大，2012年銷售量已經達到23000臺。工業機器人保有量從2000年的3500臺躍升至近10萬臺。這些增長需求主要來自于汽車、金屬、電子和機械制造等行業。
在所有應用領域中，工業機器人的滲透率還不足12%，市場需求潛力巨大，尤其在中國市場，隨著制造成本增加、人口紅利開始消退，以機器人替代人工的需求上升，將帶動整個制造設備和技術升級。
工業機器人的控制系統和自動化產品主要涉及伺服電機、減速機、控制器和傳感器等。而伺服電機可以分為兩大塊，一塊是電機本體，一塊則是運動控制系統。
電機
電機用于驅動機器人的關節，要求是要有更大功率質量比和扭矩慣量比、高啟動轉矩、低慣量和較寬廣且平滑的調速范圍。特別是像機器人末端執行器(手爪)應采用體積、質量盡可能小的電動機，尤其是要求快速響應時，伺服電動機必須具有較高的可靠性，并且有較大的短時過載能力。
目前，高啟動轉矩、大轉矩、低慣量的交、直流伺服電動機在工業機器人中得到廣泛的應用。
伺服控制系統
是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統，例如數控機床、機器人等。使用在伺服系統中的驅動電機要求具有響應速度快、定位準確、轉動慣量(使用在機電系統中的伺服電機的轉動慣量)較大。為了能夠和絲杠等機械部件直接相連，伺服電機有一種專門的小慣量電機，為了得到極高的響應速度。但這類電機的過載能力低，當使用在進給伺服系統中時，必須加減速裝置。
工業機器人電動伺服系統的一般結構為三個閉環控制，即電流環、速度環和位置環。一般情況下，對于交流伺服驅動器，可通過對其內部功能參數進行人工設定而實現位置控制、速度控制、轉矩控制等多種功能。<發于2014-07-21>
