电机的智慧伺服电机的心跳与交流直流控制之歌

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输入进行调节，而位置控制则通过脉冲信号来实现。具体而言，若客户对速度和位置没有特别要求，只需输出恒定转矩，则可采纳转矩模式。如果对精度有一定要求，但不太关注实时转矩，可以选择速度或位置模式。若上位系统具备良好的闭环控制功能，使用速度控制效果更佳。而对于非严格实时性的场合，可采用位置控制，因为它对上位系统的要求较低。

从伺服驱动器响应速度角度看，转矩模式运算量最少，其响应最快；位置模式运算量最大，响应最慢。在追求高动态性能且需要实时调整的情况下，如果上位系统运行缓慢（如PLC或低端运动），则宜选用位置方式。如果运行效率较高，可以在上位移除环，从而减轻驱动器负担提升效率（中高端运动）。最高级别还可利用转矩方式，将所有环从驱动器迁至上位，这常用于顶尖应用，并可能使得伺服电机失去必要性。

评价一个伺服驱动器好坏，一般厂家自称产品最佳，但目前有一个直观比较方法——响应带宽。当以脉冲发生器提供方波信号，使电机不断正反旋并调频显示扫频信号，当包络线达到70.7%峰值表示失步，此时频率变化大小即能体现产品优劣，大多数电流环可达1000Hz，而速度环仅几十Hz。

转矩控制：通过外部模拟量设定或地址赋值确定轴输出力矩，如10V=5Nm，当设定为5V时输出2.5Nm。负载低于此值正转，上等于此值不转，大于此值反轉。此法适用于受力严格要求的缠绕装置，如饶线设备，对半径变化及时调整确保材质稳定受力。

位置模式：通过外部脉冲频率确定速度大小、个数确定角度，或直接通讯赋予速/位移。此法精确控速控位，无需额外编码器，便利应用于数控机床印刷机械等领域。

速度模式：亦可模拟输入或脉冲频率实现，即在PID闭环中也支持定位但必须反馈给PID处理。而编码器检测只限轴旋速，不需编码仪测终端负载变换提供准确信息，以减少误差提高整体精度。

三环分析：伺服通常包含三个PID闭环，最内层是电流环，由霍尔检测驱动器每相输出当前实际流量与设定的流量进行比对调节；第二层是高速回路，它由编码数据生成目标当前流量作为首次计算结果；第三层为极出接近真实时间中的总力的路径感知并再次校准自身状态以进一步改善未来的预测能力。这三者共同协同工作，在不同操作条件下各司其职，有助提高整个系统性能。但无论何种操作环境，都无法避免执行“两次”加权平均滤波程序以增强其推断能力。