电机维修基础知识中的伺服电机仿佛有了自己的心跳它的三种控制方式在技术的指引下轻松地跳动着

导语：电机控制的三种方式，每一种都有其独特之处，选择哪一种取决于客户的需求和运动功能的要求。

速度控制与转矩控制通常采用模拟量信号进行调节，而位置控制则通过脉冲信号来实现。具体而言，若客户对电机的速度和位置没有特殊要求，只需输出恒定转矩，则使用转矩模式将是最合适的选择。如果对位置和速度有一定的精度要求，但对实时转矩不太敏感，使用速度或位置模式将更为便捷。如果上位系统具有良好的闭环控制能力，那么采用速度控制可能会得到更佳效果。而对于基本无实时性要求或运算资源较低的情况，可以选择位置控制方式，因为它对上位系统的要求相对较低。

从伺服驱动器响应速度来看，转矩模式所需运算量最少，对外部信号响应也最快；而在位置模式下，运算量最大，对外部信号响应也最慢。此外，如果需要高动态性能并且能实时调整电机状态，那么如果操作系统比较缓慢（如PLC或低端运动），可选用位置方式；但如果操作系统快速（中高端运动），可以考虑使用速度方式，将位置环移至上位处理，以减轻驱动器负担提高效率。甚至在条件允许的情况下，可采纳转矩方式，即完全不依赖伺服电机。

评估不同驱动器性能的一个方法是观察它们在扫频测试中的表现。在这种测试中，我们给伺服电机提供一个方波信号，使其不断正反转，并逐渐增加频率。当包络线达到一定比例后，即认为失步，此时显示了产品性能强弱。一般来说，一些当前流行的产品能够支持超过1000Hz的心跳速率，而其他类型仅能达到几十赫兹。

现在，让我们深入了解这三种不同的控制方法：

转矩模式：该模式通过模拟输入或者地址赋值直接设定输出轴上的力矩大小。例如，在10V代表5Nm的情况下，当设定为5V时，其输出力矩为2.5Nm。如果负载小于2.5Nm，则正向旋转；当负载等于2.5Nm，无旋轉；超出此值则逆向旋轉。这通常发生在有重力作用下的情况中。通过即刻改变模拟输入设置可以修改力矩大小，也可以通过通信协议更新相关地址数值以实现这一点。应用主要集中在严格受力环境，如缠绕装置或拉光纤设备，它们需要根据半径变化随时调整以保持材质受力的稳定性。

位置模式：该模型利用外部脉冲频率来确定旋转速率以及脉冲数量决定角度移动。在一些伺服电机会通过通讯协议直接设置速率和位移，该模型能够提供高度精确控件，因此广泛应用于如数控车床、印刷机械等领域，其中需要精确定位功能的地方。

速度模式：这种形式既可由模拟输入还是脉冲频率进行调节。在具备上位计算能力且实施闭环PID调节的情况下，这种方法还能实现精准定位。不过必须返回实际负载角度信息到主计算单元，以便形成完整循环。而同样地，有些伺服驱动器允许直接从末端检测机构获取角度信息，从而减少传递过程中的误差并提升整体精确性。此类优点特别适用于那些避免复杂传输链路带来的误差、提高总体精密性的场合中。

最后，我们讨论一下“三环”概念——即每个伺服驱动器内部拥有三个独立闭环反馈PID调整系统。一层次内层是由霍尔探测器监视并与预设曲线比较以维持目标功耗水平，或称之为“功耗回路”。紧接着第二层次是一个基于编码器读数建立起来的人工智能网络，以维持理想运行时间，或称之为“运行时间回路”。第三层级是一个基于编码机构读数建立起来的人工智能网络，以维护理想接近距离，或称之为“接近距离回路”。