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摘 要：伺服电机是自动化系统的核心部件，交流伺服电机以其性能的优越性逐步取代直流伺服电机，成为伺服电机的发展趋势。基于此，本文概述了交流伺服电机，阐述了交流伺服电机控制原理，对交流伺服电机在自动控制系统中的应用及其发展进行了论述分析。
关键词：伺服电机；自动化控制；原理；发展
1 伺服电机简介
交流伺服电机大致上可分为两大部分，即转子和定子部分。其中，我们一般常用的鼠笼形转子和非磁性杯行转子就是这里所说的转子部分。那么定子部分呢？常用的定子结构与旋转变压器的定子有异曲同工之处，他们都是在定子铁心中安放着空间互成90度的两相绕组组成，故此，伺服电机也可被称为是两相的交流电动机。
在两种常用的转子结构中，鼠笼形转子交流伺服电机由转子铁心，转轴以及转子绕组组成，而非磁性杯形转子交流伺服电机的外定子与鼠笼形的定子结构完全一样，而内定子确有着差别，它是由环形的钢片叠成，作为电机磁路的一部分，内定子通常不放绕组，只是代替鼠笼转子的铁心而已。
依据目前市场的情况来看，一般被广泛应用的是鼠笼形转子伺服电机，因为非磁性杯形转子的惯量小，轴承摩擦阻转矩小。还因为它的转子之间没有齿槽，导致定、转子之间没有齿槽粘合的现象，在恒速转动时，抖动的现象不会发生，但是在相同的体积和重量下，以一定的功率范围内来看，杯形转子伺服电机比鼠笼形转子伺服电机所产生的启动转矩和输出功率都小，与此同时，杯形转子伺服电机的构造和制造工艺相对来说更复杂。故此，杯形转子伺服电机只有在要求运转非常平稳的某些场合下才被使用（如：积分电路）。
2 伺服电机的自动化控制原理
伺服电机对设备进行控制主要时利用变频技术对交流伺服电机的主轴转角、转矩等参数进行控制。与传统的感应式电机控制相比，这种控制方式具有调速范围大、控制精度高以及动态性能良好的优势。由于交流伺服电机转子使用了永磁体磁钢，因此其磁场不能随意改变，一般用于恒转矩控制系统中，且伺服控制系统使用矢量控制方式。但是，为了实现矢量控制，需要进行对应的矢量定向与参数解耦，必须构建配套的磁通观测系统。为了实现交流伺服电机的同步控制，需要将变频器、伺服电机和伺服驱动配套使用。当伺服驱动接受获得相应的指令控制脉冲信号后，利用变流及对应的控制策略，并输出对应的电压和电流；在电机的运行过程中，设置在电机内部的编码码盘则将电机当前运行的实时信息反馈至伺服驱动系统，从而在整个控制系统中实现闭环控制。
3 伺服电机较之其它电动机有那些优势
在控制精度上的不同。交流伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器保证，而两相步进电机的距角一般为3.6度、18度，五相混合式步进电机距角为0.72度、0.36度。其二、低频特性的不同。步进电机在低速时容易出现低频振动的现象。由于步进电机工作原理的特性决定了低频振动的现象，而这种现象对于机器的正常运转来说是有害而无利的，但是交流伺服电机的运转却非常的平稳，即使是在非常低的速度下，也能保持平稳性而不会出现振动。那是因为交流伺服系统具有共振抑制的功能，在系统的内部存在着频率解析机能，在检测到机械有共振点的时候就会适时的进行调整。
还有矩频特性、过载能力、以及运行性能和速度响应性能的不同。在控制系统的设计过程中，要综合考虑控制的要求、成本等以及多方面因素，在适时的选用较为适当的控制电机。
4 伺服电机自动化控制的实现
伺服电机控制的最小实现单元为单电机控制，以此为基础通过增加伺服电机数量和对各参数进行关联控制但是单电机控制是基础。因此本文以实现单伺服电机的控制为目的，探讨伺服电机的控制实现。采用EC10系列PLC对伺服电机进行控制。
4.1 DRVA指令
DRVA指令属于绝对位置控制，在控制过程中需要预先制定对应的速度脉冲控制字，从而实现对电机运行位置的控制。而在定位的过程中，电机的速度将保持恒定稳态值，完成定位之后即停止运转，等待后续指令。
4.2 DRVI指令
DRVI指令是相對位置控制。其速度控制字同样需要预先确定，从而确定其一次能够执行的脉冲数量。在定位指令执行过程中，若速度字发生变化，则必须在指令能流切断一个完整的周期之后才能产生对应的控制效果。（3）PLSV指令。PLSV指令是指变速运行指令，其可以随时进行更改，速度控制相对灵活。但是，其不具有定位功能，只要控制能流有效就能够持续产生脉冲信号。在实际的控制过程中需要使用特殊的功能寄存器SD80等构建对应的位置系统。在整个控制系统中，将PLSV指令作为主控指令，而绝对位置控制指令DRVA与相对位置控制指令DRVI则作为辅助控制指令，能够用于实现定位控制以及暂停模式下的电动微调控制，基本能够满足实际工业系统的自动控制。
5 伺服电机的发展趋势
近年来围绕着伺服系统动态与静态特性的提高，也是发展并且出现了多种伺服驱动技术。决定交流伺服系统性能好坏的关键性因素依然是伺服控制技术，但由于交流伺服系统本身的有着极其先进的控制原理以及低成本，免维护的特性，更何况其控制特性也在全面的超越直流伺服系统，势必在今后的发展过程中将大部分甚至是全部代替直流伺服系统，按照当前的运转模式来分析，其今后比向高效率化，告诉，高精度化以及高性能化的方向发展。
随着目前智能化的大幅度推广以及网络化模块化的盛行，而现代交流伺服驱动设备也同时具备着参数记忆的功能，以及自身故障的诊断和分析的功能，有的伺服电机甚至还具备了识别参数的性能，还能在发现振动的时候自动对其进行抑制，自动将编码器进行测定并归零，这些都是伺服电机在智能化法相的发展趋势。而网络化的重点发展方向就是如何适应高性能运动控制对数据传输的实时性、同步性以及可靠性的要求。高档数控系统的成功开发，也预示着网络化数字伺服开发成为当下的当务之急，还有伺服电机驱动器、电源、再生制动、以及电机与电机之间的通讯都在不断的向模块化方向发展。
6 结束语
随着工厂自动化水平的不断提高，对伺服控制技术提出了更高的要求。近年来伺服电机控制技术涉及到的特种材料、微电子和现代控制技术得到了长足发展，使得伺服电机在自动控制系统中得到广泛应用。
参考文献：
[1]周竞.数控机床的应用与发展[J].装备制造，2010（04）
[2]凌军.伺服电机在自动控制方面的应用[J].科技与企业，2013（23）
[3]黄灿灿.基于PLC的脉冲磁体绕线机伺服电机控制系统的设计与实现[D].华中科技大学，2011
关键词：伺服电机；自动化控制；原理；发展
1 伺服电机简介
交流伺服电机大致上可分为两大部分，即转子和定子部分。其中，我们一般常用的鼠笼形转子和非磁性杯行转子就是这里所说的转子部分。那么定子部分呢？常用的定子结构与旋转变压器的定子有异曲同工之处，他们都是在定子铁心中安放着空间互成90度的两相绕组组成，故此，伺服电机也可被称为是两相的交流电动机。
在两种常用的转子结构中，鼠笼形转子交流伺服电机由转子铁心，转轴以及转子绕组组成，而非磁性杯形转子交流伺服电机的外定子与鼠笼形的定子结构完全一样，而内定子确有着差别，它是由环形的钢片叠成，作为电机磁路的一部分，内定子通常不放绕组，只是代替鼠笼转子的铁心而已。
依据目前市场的情况来看，一般被广泛应用的是鼠笼形转子伺服电机，因为非磁性杯形转子的惯量小，轴承摩擦阻转矩小。还因为它的转子之间没有齿槽，导致定、转子之间没有齿槽粘合的现象，在恒速转动时，抖动的现象不会发生，但是在相同的体积和重量下，以一定的功率范围内来看，杯形转子伺服电机比鼠笼形转子伺服电机所产生的启动转矩和输出功率都小，与此同时，杯形转子伺服电机的构造和制造工艺相对来说更复杂。故此，杯形转子伺服电机只有在要求运转非常平稳的某些场合下才被使用（如：积分电路）。
2 伺服电机的自动化控制原理
伺服电机对设备进行控制主要时利用变频技术对交流伺服电机的主轴转角、转矩等参数进行控制。与传统的感应式电机控制相比，这种控制方式具有调速范围大、控制精度高以及动态性能良好的优势。由于交流伺服电机转子使用了永磁体磁钢，因此其磁场不能随意改变，一般用于恒转矩控制系统中，且伺服控制系统使用矢量控制方式。但是，为了实现矢量控制，需要进行对应的矢量定向与参数解耦，必须构建配套的磁通观测系统。为了实现交流伺服电机的同步控制，需要将变频器、伺服电机和伺服驱动配套使用。当伺服驱动接受获得相应的指令控制脉冲信号后，利用变流及对应的控制策略，并输出对应的电压和电流；在电机的运行过程中，设置在电机内部的编码码盘则将电机当前运行的实时信息反馈至伺服驱动系统，从而在整个控制系统中实现闭环控制。
3 伺服电机较之其它电动机有那些优势
在控制精度上的不同。交流伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器保证，而两相步进电机的距角一般为3.6度、18度，五相混合式步进电机距角为0.72度、0.36度。其二、低频特性的不同。步进电机在低速时容易出现低频振动的现象。由于步进电机工作原理的特性决定了低频振动的现象，而这种现象对于机器的正常运转来说是有害而无利的，但是交流伺服电机的运转却非常的平稳，即使是在非常低的速度下，也能保持平稳性而不会出现振动。那是因为交流伺服系统具有共振抑制的功能，在系统的内部存在着频率解析机能，在检测到机械有共振点的时候就会适时的进行调整。
还有矩频特性、过载能力、以及运行性能和速度响应性能的不同。在控制系统的设计过程中，要综合考虑控制的要求、成本等以及多方面因素，在适时的选用较为适当的控制电机。
4 伺服电机自动化控制的实现
伺服电机控制的最小实现单元为单电机控制，以此为基础通过增加伺服电机数量和对各参数进行关联控制但是单电机控制是基础。因此本文以实现单伺服电机的控制为目的，探讨伺服电机的控制实现。采用EC10系列PLC对伺服电机进行控制。
4.1 DRVA指令
DRVA指令属于绝对位置控制，在控制过程中需要预先制定对应的速度脉冲控制字，从而实现对电机运行位置的控制。而在定位的过程中，电机的速度将保持恒定稳态值，完成定位之后即停止运转，等待后续指令。
4.2 DRVI指令
DRVI指令是相對位置控制。其速度控制字同样需要预先确定，从而确定其一次能够执行的脉冲数量。在定位指令执行过程中，若速度字发生变化，则必须在指令能流切断一个完整的周期之后才能产生对应的控制效果。（3）PLSV指令。PLSV指令是指变速运行指令，其可以随时进行更改，速度控制相对灵活。但是，其不具有定位功能，只要控制能流有效就能够持续产生脉冲信号。在实际的控制过程中需要使用特殊的功能寄存器SD80等构建对应的位置系统。在整个控制系统中，将PLSV指令作为主控指令，而绝对位置控制指令DRVA与相对位置控制指令DRVI则作为辅助控制指令，能够用于实现定位控制以及暂停模式下的电动微调控制，基本能够满足实际工业系统的自动控制。
5 伺服电机的发展趋势
近年来围绕着伺服系统动态与静态特性的提高，也是发展并且出现了多种伺服驱动技术。决定交流伺服系统性能好坏的关键性因素依然是伺服控制技术，但由于交流伺服系统本身的有着极其先进的控制原理以及低成本，免维护的特性，更何况其控制特性也在全面的超越直流伺服系统，势必在今后的发展过程中将大部分甚至是全部代替直流伺服系统，按照当前的运转模式来分析，其今后比向高效率化，告诉，高精度化以及高性能化的方向发展。
随着目前智能化的大幅度推广以及网络化模块化的盛行，而现代交流伺服驱动设备也同时具备着参数记忆的功能，以及自身故障的诊断和分析的功能，有的伺服电机甚至还具备了识别参数的性能，还能在发现振动的时候自动对其进行抑制，自动将编码器进行测定并归零，这些都是伺服电机在智能化法相的发展趋势。而网络化的重点发展方向就是如何适应高性能运动控制对数据传输的实时性、同步性以及可靠性的要求。高档数控系统的成功开发，也预示着网络化数字伺服开发成为当下的当务之急，还有伺服电机驱动器、电源、再生制动、以及电机与电机之间的通讯都在不断的向模块化方向发展。
6 结束语
随着工厂自动化水平的不断提高，对伺服控制技术提出了更高的要求。近年来伺服电机控制技术涉及到的特种材料、微电子和现代控制技术得到了长足发展，使得伺服电机在自动控制系统中得到广泛应用。
参考文献：
[1]周竞.数控机床的应用与发展[J].装备制造，2010（04）
[2]凌军.伺服电机在自动控制方面的应用[J].科技与企业，2013（23）
[3]黄灿灿.基于PLC的脉冲磁体绕线机伺服电机控制系统的设计与实现[D].华中科技大学，2011