一、國(guó)內(nèi)交流伺服的研究現(xiàn)狀

交流伺服系統(tǒng)包括基于異步電動(dòng)機(jī)的交流伺服系統(tǒng)和基于同步電動(dòng)機(jī)的交流伺服系統(tǒng)。目前機(jī)床主要采用的是永磁同步交流伺服系統(tǒng)。在交流伺服研究領(lǐng)域，日本、美國(guó)和歐洲的研究一直走在世界前列。日本的安川公司在20世紀(jì)80年代中期研制成功世界上第一臺(tái)交流伺服驅(qū)動(dòng)器。隨后FANUC、三菱、松下等公司先后推出各自的交流伺服系統(tǒng)，國(guó)外的這些產(chǎn)品大多是基于異步電動(dòng)機(jī)的。

目前的伺服器驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部大多采用高速DSP處理器，推進(jìn)了各種先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制算法在新型驅(qū)動(dòng)器上的使用。在硬件結(jié)構(gòu)上各大伺服系統(tǒng)供應(yīng)商大多采用DSP+CPLD（FPGA）結(jié)構(gòu)，由于DSP和CPLD（FPGA）的可重復(fù)編程性，可以實(shí)現(xiàn)交流伺服系統(tǒng)的模塊化可重構(gòu)。只要為系統(tǒng)配置相應(yīng)不同的軟件（包括控制算法）就可以控制和驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)、永磁同步伺服電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)，而通過(guò)對(duì)FPGA的重新配置還可以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和三相感應(yīng)式高壓步進(jìn)電機(jī)。這就為武漢拓晟科技數(shù)控機(jī)床的升級(jí)以及革新留下了很多的空間。

二、交流伺服系統(tǒng)除了具有穩(wěn)定性好、快速性好、精度高的特點(diǎn)外，與直流伺服電機(jī)系統(tǒng)相比有一系列優(yōu)點(diǎn):

交流電機(jī)不存在換向器圓周調(diào)速限制，也不存在電樞元件中電抗電勢(shì)數(shù)值限制，其轉(zhuǎn)速限制可以設(shè)計(jì)得比相同功率的直流電機(jī)高。

調(diào)速范圍寬，目前大多數(shù)的交流伺服電機(jī)的變速比可以達(dá)到1:5000，高性能的伺服電機(jī)的變速比已達(dá)1:10000以上。滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)調(diào)速范圍寬、靜差率小的要求。

矩頻特性好，交流電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速以?xún)?nèi)輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。并且具有轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力，可克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。滿(mǎn)足機(jī)床伺服系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)相應(yīng)好、定位精度高的要求。

針對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，人們一直在努力尋求以交流伺服電動(dòng)機(jī)取代具有機(jī)械換向器和電刷的直流伺服電動(dòng)機(jī)的方法，以滿(mǎn)足各種應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是高精度、高性能伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的需要。但是由于交流電機(jī)具有強(qiáng)耦合，非線性的特性，控制非常復(fù)雜，所以高性能運(yùn)用一直受到局限。自80年代以來(lái)，隨著電子電力等各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，在矢量控制算法方面的突破，原來(lái)一直困擾著交流電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題得以解決，交流伺服發(fā)展地越來(lái)越快。

三、交流伺服的發(fā)展趨勢(shì)

隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)向著集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

集成化：使用單一、多功能的控制單元，通過(guò)軟件的設(shè)置實(shí)現(xiàn)位置控制和速度控制功能。可以使用本身配置的反饋單元構(gòu)成半閉環(huán)或是通過(guò)外部接口構(gòu)成高精度的全閉環(huán)控制系統(tǒng)。

智能化：伺服器控制模式的智能化，如在內(nèi)部預(yù)先編程實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)動(dòng)軌跡，控制本站點(diǎn)周邊的IO口，內(nèi)帶主從跟隨模式調(diào)整，電子凸輪等。

網(wǎng)絡(luò)化：伺服器間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化分布式控制。伺服器實(shí)現(xiàn)模塊化的可重構(gòu)，節(jié)省成本。

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