現代交流伺服系統,經曆了從模擬到數字化的轉變,數字控制環已經無處不在,比如換相、電流、速度和位置控制;采用新型功率半導體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服專用模塊也不足爲奇。國際廠商伺服産品每5年就會換代,新的功率器件或模塊每2~2.5年就會更新一次,新的軟件算法則日新月異,總之産品生命周期越來越短。總結國內外伺服廠家的技術路線和産品路線,結合市場需求的變化,可以看到以下一些最新發展趨勢:
1.高效率化
盡管這方面的工作早就在進行,但是仍需要繼續加強。主要包括電機本身的高效率比如永磁材料性能的改進和更好的磁鐵安裝結構設計,也包括驅動系統的高效率化,包括逆變器驅動電路的優化,加減速運動的優化,再生制動和能量反饋以及更好的冷卻方式等。
2.直接驅動
直接驅動包括采用盤式電機的轉台伺服驅動和采用直線電機的線性伺服驅動控制,由于消除了中間傳遞誤差,從而實現了高速化和高定位精度。直線電機容易改變形狀的特點可以使采用線性直線機構的各種裝置實現小型化和輕量化。
3.高速、高精、高性能化
采用更高精度的編碼器(每转百万脉冲级),更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP,无齿槽效应的高性能旋转电机、直线电机,以及应用自适应、人工智能等各种现代控制策略,不断将伺服系统的指标提高。
4.一體化和集成化
电动机、反馈、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当前小功率伺服系统的一个发展方向。有时我们称这种集成了驱动和通讯的电机叫智能化电机(SmartMotor),有时我们把集成了运动控制和通讯的驱动器叫智能化伺服驅動器。电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。但是这种方式面临更大的技术挑战(如可靠性)和工程师使用习惯的挑战,因此很难成为主流,在整个伺服市场中是一个很小的有特色的部分。
5.通用化
通用型驱动器配置有大量的参数和丰富的菜单功能,便于用户在不改变硬件配置的条件下,方便地设置成V/F控制、无速度傳感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流伺服电动机控制及再生单元等五种工作方式控制工程网版权所有,适用于各种场合,可以驱动不同类型的电机,比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机,也可以适应不同的傳感器类型甚至无位置傳感器。可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环控制系统,也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩傳感器构成高精度全闭环控制系统。