伺服电机与伺服控制系统原理全
伺服电机控制原理
伺服电机控制原理伺服电机是一种能够根据控制信号精确地转动到特定位置的电机，其控制原理是通过对电机的速度、位置和力矩进行精确控制，以实现对机械系统的精准控制。
在工业自动化领域，伺服电机被广泛应用于各种需要高精度运动控制的场合，例如数控机床、机器人、印刷设备等。
本文将重点介绍伺服电机控制的原理和相关知识。
首先，伺服电机的控制原理基于闭环控制系统。
闭环控制系统是指系统通过对输出进行反馈，实时调整控制输入，以使系统的输出更加稳定和精确。
伺服电机通过内置的编码器或传感器实时反馈电机的位置、速度和力矩信息，控制系统根据反馈信息对电机进行调节，使其达到期望的运动状态。
其次，伺服电机的控制原理涉及到PID控制器。
PID控制器是一种经典的控制算法，其包括比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分，通过对误差、积分和微分进行加权求和，实现对系统的控制。
在伺服电机控制中，PID控制器可以根据电机的位置误差、速度误差和加速度误差，实时调节电机的控制输入，使其跟踪期望的运动轨迹。
此外，伺服电机的控制原理还涉及到电机驱动器和控制器。
电机驱动器是将控制信号转换为电机驱动信号的装置，其根据控制信号输出适当的电压和电流，驱动电机实现精确控制。
控制器则是对电机驱动器进行控制的装置，其接收用户输入的控制指令，经过处理后输出给电机驱动器，实现对电机的精准控制。
最后，伺服电机的控制原理还涉及到电机的动力学模型和控制系统的稳定性分析。
电机的动力学模型是描述电机运动规律的数学模型，通过对电机的动力学特性进行建模，可以更好地理解电机的运动规律，为控制系统的设计提供参考。
控制系统的稳定性分析则是对闭环控制系统的稳定性进行评估，通过对系统的稳定性进行分析，可以确定系统的稳定工作范围，保证系统的稳定性和可靠性。
综上所述，伺服电机控制原理涉及到闭环控制系统、PID控制器、电机驱动器和控制器、电机的动力学模型和控制系统的稳定性分析等内容。
了解伺服电机的控制原理对于工程师和技术人员来说至关重要，只有深入理解伺服电机的控制原理，才能更好地应用伺服电机进行精准控制，实现工业自动化和智能制造的目标。
伺服电机与伺服控制系统原理
伺服电机与伺服控制系统原理伺服电机是一种能够按照外部指令进行精确位置、速度和力控制的电动执行器。
它可以根据控制信号的输入改变转速和输出扭矩，达到精确控制运动的目的。
伺服电机主要由电机、传感器、控制器和驱动器等组成。
伺服电机的原理基于闭环反馈控制系统。
闭环反馈控制是利用传感器测量输出信息，并将其与输入参考信号进行比较，通过控制器调整输出信号，以便使输出信号更接近输入信号。
在伺服电机中，传感器通常用于测量转速、位置和力等，控制器根据传感器的测量值与给定值进行比较，并据此计算出控制信号，驱动器将控制信号转换为电流信号，从而控制电机的运动。
伺服控制系统的原理基本上是通过负反馈控制来实现的。
根据控制需求，伺服控制系统将输出信号与给定值进行比较，并计算出一个控制信号，通过驱动器将该信号转换成电流信号，驱动电机进行运动。
同时，控制系统还会从传感器中读取反馈信息，判断输出是否与给定值一致。
如果输出与给定值不一致，控制系统将根据反馈信息调整控制信号，直到输出与给定值尽可能一致。
伺服电机的优点在于其精确性和可重复性。
伺服控制系统可以根据需要进行高速运动、大扭矩输出和高精度定位。
此外，伺服控制系统还具有较好的响应特性和稳态性能，能够快速准确地响应控制指令，实现良好的动态性能。
因此，伺服电机被广泛应用于各种需要精确控制和定位的领域，例如机械加工、自动化生产线、机器人等。
在工作过程中，伺服电机的控制主要通过PID控制算法实现。
PID控制算法是一种基于比例、积分和微分三个部分组成的控制器，它通过实时计算误差，根据比例、积分和微分项的权重系数调整控制信号，以期望的精确控制输出。
比例项用于对系统响应进行快速、准确调整，积分项用于消除系统的稳态误差，微分项用于抑制系统的超调和振荡。
总之，伺服电机是一种能够根据外部指令进行精确位置、速度和力控制的电动执行器。
其工作原理基于闭环反馈控制系统，通过传感器测量输出信息和给定值的比较，控制器生成控制信号，驱动器将控制信号转换为电流信号，驱动电机进行精确运动。
伺服电机的工作原理与应用
伺服电机的工作原理与应用伺服电机是一种广泛应用于工业领域的电动机，其具有精密控制、高性能和稳定性强等特点。
本文将介绍伺服电机的工作原理以及常见的应用领域。
一、伺服电机的工作原理伺服电机通过电压信号的反馈控制来实现精确的位置、速度和力矩控制。
其工作原理主要分为以下几个方面：1. 反馈系统：伺服电机内置有编码器或传感器，用于给控制系统提供准确的反馈信息，以便实时监测和调整电机的位置、速度和力矩。
2. 控制系统：伺服电机的控制系统由控制器和执行器组成。
控制器接收反馈信号，并与预设的控制信号进行比较，生成误差信号。
根据误差信号，控制器产生适当的控制信号，通过执行器驱动电机实现位置、速度和力矩的精确控制。
3. 闭环控制：伺服电机采用闭环控制系统，通过不断地与反馈信号进行比较和调整，以保持电机输出的精确性。
闭环控制系统可以自动纠正误差，并提供稳定的转速和转矩输出。
二、伺服电机的应用领域伺服电机在各个领域有着广泛的应用，以下介绍几个常见的应用领域：1. 机床：伺服电机广泛应用于机床行业，如数控机床、车床和磨床等。
通过伺服电机的精确控制，机床可以实现高速、高精度的切削和加工，提高生产效率和产品质量。
2. 自动化系统：伺服电机在自动化系统中起着重要作用，如生产线上的机械臂、输送设备和装配机器等。
通过精确的位置和速度控制，伺服电机可以实现高效的自动化操作。
3. 3D打印：伺服电机在3D打印领域也有广泛应用。
通过伺服电机的精确控制，3D打印机可以准确地定位、定速和控制材料的进给，实现复杂结构的三维打印。
4. 机器人：伺服电机是机器人关节驱动的核心部件之一。
通过伺服电机的精确控制，机器人可以实现复杂的运动和灵活的操作，广泛应用于工业制造、医疗服务和家庭助理等领域。
5. 汽车工业：伺服电机在汽车工业中的应用也越来越广泛。
例如，伺服电机可以控制汽车的制动系统、转向系统和油门系统，提供更高的安全性和性能。
总结起来，伺服电机凭借其精确的控制和高性能，在工业领域中发挥着重要作用。
伺服电机及其控制原理
伺服电机及其控制原理伺服电机是一种能够根据外部控制信号来实现准确位置控制的电动机。
它通过搭配编码器或传感器，能够反馈运动信息，实现高精度的运动控制。
伺服电机广泛应用于机器人、自动化设备、工业生产线以及医疗仪器等领域。
伺服电机的工作原理可以简单描述为：通过控制器将目标位置和当前位置进行比较，计算出位置偏差，并通过电机驱动器控制电机旋转，使得位置偏差最小化，从而实现精确的位置控制。
通常情况下，伺服电机控制系统由以下几个主要组成部分构成：1.电机：伺服电机通常采用直流电机或交流电机，有时也会采用步进电机。
电机的类型和规格取决于具体的应用需求。
2.编码器或传感器：它们负责检测电机的位置或运动状态，并将这些信息反馈给控制器。
编码器可以采用不同的工作原理（如光电式、磁电式等），用于提供高精度的位置反馈。
3.控制器：控制器是伺服系统的核心部件，其功能是接收来自外部的指令信号，并输出给电机驱动器。
控制器通常采用微处理器或数字信号处理器（DSP）来实现控制算法，并与编码器/传感器配合使用，实现位置反馈和误差校正。
4.电机驱动器：电机驱动器负责将来自控制器的指令信号转化为电流或电压输出，控制电机的旋转。
电机驱动器通常包含功率放大器、保护电路和信号转换电路等部分。
伺服电机的控制原理基于闭环反馈控制的思想，主要包括位置控制和速度控制两个方面。
对于位置控制，控制器将目标位置与当前位置进行比较，并计算出位置误差。
根据误差大小和方向，控制器调整输出信号，通过电机驱动器控制电机的旋转，使得位置误差最小化。
位置反馈信号由编码器或传感器提供，控制器通过比较反馈信号和目标位置来实现闭环控制。
对于速度控制，控制器将目标速度与当前速度进行比较，并计算速度误差。
根据误差大小和方向，控制器调整输出信号，通过电机驱动器控制电机的转速，使得速度误差最小化。
速度反馈信号通常由编码器或传感器提供，控制器通过比较反馈信号和目标速度来实现闭环控制。
在实际应用中，伺服电机控制系统还需要考虑加速度、阻尼等因素，以实现更加精确的运动控制。
伺服电机与伺服控制系统原理全
伺服电机与伺服控制系统原理全伺服电机是一种能够在给定的位置和速度范围内精确控制旋转或线性运动的电机。
它通常由电机本体、编码器和伺服控制器组成。
伺服控制系统则是用来控制伺服电机运动的系统，包括传感器、运动控制器和执行器等。
一、伺服电机的原理伺服电机的主要原理是通过反馈控制来实现精确位置和速度的控制。
伺服电机的控制系统通常由三个主要组件组成，分别是电机本体、编码器和伺服控制器。
1.电机本体：伺服电机通常采用带有内部电脑的电机，可以通过传感器测量其位置和速度。
它具有高速、高精度和高效率等特点。
2.编码器：编码器是一种用来测量电机位置和速度的传感器。
它通常安装在电机的轴上，并通过光电、磁电或电容等方式来检测旋转的位置和速度。
3.伺服控制器：伺服控制器是控制伺服电机运动的关键组件，它接收由编码器测量的位置和速度信息，并根据预定的控制算法计算出驱动电机的控制信号。
控制信号通过控制电流或电压来控制电机转动。
二、伺服控制系统的原理伺服控制系统的主要原理是通过对伺服电机进行闭环控制来实现运动的精确控制。
闭环控制系统由传感器、运动控制器和执行器组成。
1.传感器：传感器用于测量伺服电机的位置和速度，反馈给运动控制器。
传感器通常是编码器，通过检测电机的位置和速度来提供准确的反馈信号。
2.运动控制器：运动控制器接收传感器的反馈信号，并根据控制算法计算出控制信号。
控制信号传输给执行器驱动，以实现对伺服电机位置和速度的控制。
3.执行器：执行器是伺服电机的驱动器，它接收来自运动控制器的控制信号，并转化为适当的驱动电流或电压，以驱动电机转动。
伺服控制系统的工作原理是不断比较期望位置和实际位置之间的差距，并调整控制信号，使得它们尽可能接近。
控制器根据编码器反馈的位置和速度信息，计算出一个修正量，并将其与设定值进行对比。
然后，该修正值将被发送到执行器，以调整电机的转动。
由于伺服电机采用了闭环控制，可以有效地解决电机在负载变化、摩擦和惯性等方面的不确定性。
伺服电机与伺服控制系统原理全演示文稿
U
脉宽
脉宽
脉宽
脉宽
周期不变 周期不变
平均直流电压
ωt
第38页，共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
U
Ia +
U T Ton
主要内容
Ea
t
VD
Ua
M
Ea
Ia
t
-
直流电机电压的平均值:
T—脉冲周期，
t
UaT 1 0TEaTTonEa
控制 回路
电流环：电流调节，作用：系统快速性、稳定性改善。
触发脉冲发生器：产生移相脉冲，使可控硅触发角前移或 后移。
主回路：可控硅整流放大器：整流、放大、驱动，使电机转动。
第33页，共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
主回路由大功率晶闸管构成的三相全控桥式反并接可逆电路，分 成二大部分（ Ⅰ和 Ⅱ ），每部分内按三相桥式连接，二组反并 接，分别实现正转 和反转。
i ——电枢电流
a
i f ——励磁电流
R a ——电枢电路的电阻
R f ——励磁回路的电阻
L a ——电枢回路的自感系数
L f ——励磁回路的自感系数
——电动机的机械角速度
第16页，共47页。
2. 机械系统的转矩平衡方程
Te
T2
T0
J
d
dt
T e ——电磁转矩 T 2 ——负载转矩
T 0 ——空载损耗转矩
与晶闸管调速系统比较，速度调节器和电流调节
器原理一样。不同的是脉宽调制器和功率放大器。
第41页，共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制 脉宽调制器
伺服电机的工作原理
伺服电机的工作原理引言概述：伺服电机是一种常见的电动机，它通过控制系统来实现精确的位置和速度控制。
本文将详细介绍伺服电机的工作原理，包括其基本构成、控制原理、反馈系统、运动控制和应用领域等方面。
正文内容：1. 伺服电机的基本构成1.1 电机部分：伺服电机通常由电动机、减速器和编码器组成。
电动机负责提供动力，减速器用于降低输出速度并增加输出扭矩，编码器则用于反馈电机的位置信息。
1.2 控制部分：伺服电机的控制部分包括控制器、驱动器和传感器。
控制器负责接收控制信号并生成相应的控制指令，驱动器将控制指令转换为电机驱动信号，传感器用于实时监测电机的运动状态。
2. 伺服电机的控制原理2.1 位置控制：伺服电机通过控制器接收来自外部的位置指令，并将其与编码器反馈的位置信息进行比较，通过调整电机的转速和输出扭矩来实现精确的位置控制。
2.2 速度控制：伺服电机可以根据控制器接收到的速度指令，通过调整电机的输入电压和电流来实现精确的速度控制。
控制器会不断地监测电机的速度，并与设定的速度进行比较，以调整电机的输出。
2.3 加速度控制：伺服电机还可以实现精确的加速度控制。
控制器可以根据设定的加速度曲线，调整电机的输入信号，以实现平滑的加速和减速过程。
3. 伺服电机的反馈系统3.1 位置反馈：伺服电机的编码器可以提供高精度的位置反馈信息，控制器可以根据编码器的反馈信号来调整电机的输出，以实现精确的位置控制。
3.2 速度反馈：伺服电机的控制器可以通过监测电机的转速来实现精确的速度控制。
一般情况下，控制器会将编码器的反馈信号进行差分运算，以获得电机的速度信息。
3.3 加速度反馈：伺服电机的控制器可以通过对速度信号进行积分运算，以获得电机的加速度信息。
通过监测加速度，控制器可以实现精确的加速度控制。
4. 伺服电机的运动控制4.1 位置模式：伺服电机可以通过控制器接收到的位置指令，实现精确的位置控制。
控制器会根据位置误差来调整电机的输出，直到达到设定的位置。
伺服电机与伺服控制系统原理全
伺服电机与伺服控制系统原理全伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机。
它包括三个基本部分：电机本体、传感器和控制器。
伺服电机广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床、医疗设备等领域。
首先，从电机原理来看，伺服电机通常采用感应电动机（如交流伺服电机）和永磁电动机（如直流伺服电机）。
这些电机的基本原理都是通过电磁感应产生转矩。
在感应电动机中，定子绕组接通交流电，激励产生旋转磁场，转子感应电动势，并在磁场作用下旋转。
在永磁电动机中，通过外部直流电源提供磁场，转子内部的永磁体和固定的定子产生磁场作用力，从而实现转动。
其次，伺服控制系统原理是指通过控制器对伺服电机的位置、速度和加速度进行实时调整，以满足特定工作需求。
伺服控制系统包括传感器、控制器和执行机构。
传感器用于测量电机的位置、速度和加速度等信息，并通过反馈回传给控制器。
控制器根据测量值与预设值的差异，计算出所需的控制信号，并通过执行机构（如电流控制器、PWM控制器等）将信号反馈给伺服电机，使电机的转动根据预设要求进行调整。
伺服控制系统的实现需要控制器具备多种功能，如位置环、速度环和加速度环等。
在位置环中，控制器通过与传感器得到的位置信息进行比较，计算出误差，并通过PID控制算法输出控制信号，使电机位置达到预设值。
在速度环中，控制器根据传感器测量的速度与预设速度之间的误差，输出控制信号以调整电机转动速度。
而在加速度环中，控制器根据测量的加速度信息与预设加速度之间的差异，输出控制信号以调整电机的加速度。
通过这样的控制策略，伺服电机能够高精度、高稳定地完成特定的工作任务。
此外，伺服电机还可以通过外部输入（如脉冲信号或模拟信号）实现远程控制，从而满足不同应用场景下的需求。
例如，在数控机床中，通过通过计算机发送的脉冲信号，可以实现对电机的位置精确控制。
综上所述，伺服电机通过将电机原理与伺服控制系统原理相结合，能够实现高精度、高稳定的位置、速度和加速度控制。
伺服电机控制原理介绍
伺服电机控制原理介绍
伺服电机控制是一种通过反馈调节来实现精确控制的电机控制方法。
该方法主要由四个部分组成：控制器、编码器、伺服电动机和负载。
控制器是伺服电机系统的核心，负责计算出控制信号以控制电机的输出。
它可以是传统的PID控制器，也可以是现代控制理论中的模糊控制器、模型预测控制器等。
编码器是用于测量电机输出角度或位置的设备。
通过反馈电机输出角度或位置，编码器提供给控制器一个参考信号，以便控制器调整控制信号。
伺服电动机是一种特殊的电动机，可以根据控制信号精确地控制输出角度或位置。
它通常由电动机本身、转矩传感器和速度传感器组成。
负载是电动机输出力的对象，通常是机械系统。
负载的特性可以通过反馈信号传达给控制器，以便控制器根据实际工作条件做出相应的调整。
整个伺服电机控制系统的工作原理如下：首先，编码器测量电机的输出角度或位置，并将该信息传递给控制器。
控制器将测量结果与期望值进行比较，计算出相应的控制信号。
控制信号经过放大器放大后送达电机，使电机按照期望的角度或位置进行运动。
同时，转矩传感器和速度传感器测量电机的输出转矩和速度，并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据反馈信号对
控制信号进行调整，以使电机保持在期望的角度或位置，从而实现精确控制。
总之，伺服电机控制通过不断地测量反馈信号和调整控制信号来控制电机的输出，从而实现精确控制。
它在需要精密定位和运动控制的应用中广泛应用，如机床、机械手臂、自动化系统等。
伺服电机控制原理
伺服电机控制原理一、概述伺服电机是一种能够在给定的位置或速度下准确运动的电机，其控制系统通常由三个部分组成：传感器、控制器和执行器。
传感器用于检测电机的实际位置或速度，控制器根据传感器反馈的信息计算出误差并调整输出信号，而执行器则将输出信号转换为电机的动力。
本文将详细介绍伺服电机控制原理。
二、传感器1.编码器编码器是一种能够将旋转运动转换为数字信号的装置。
在伺服电机中，编码器通常安装在电机轴上，用于检测电机实际位置和旋转方向。
编码器可以分为绝对式和增量式两种类型。
绝对式编码器可以直接读取轴的角度信息，而增量式编码器需要通过计算来获取轴的角度信息。
2.霍尔效应传感器霍尔效应传感器是一种能够检测磁场变化并将其转换为电信号输出的装置。
在伺服电机中，霍尔效应传感器通常用于检测电机实际速度。
三、控制系统1.比例积分微分（PID）控制算法PID控制算法是一种常用的控制算法，其根据误差的大小和变化率来调整输出信号。
PID控制器通常由比例、积分和微分三个部分组成。
比例部分根据误差大小进行调整，积分部分根据误差积累量进行调整，而微分部分则根据误差变化率进行调整。
2.闭环控制系统在伺服电机中，控制系统通常采用闭环控制系统。
闭环控制系统通过传感器反馈信息来调整输出信号，从而使电机能够准确运动到给定位置或速度。
闭环控制系统可以提高电机的精度和稳定性。
四、执行器1.直流电机直流电机是一种能够将直流电转换为旋转力矩的装置。
在伺服电机中，直流电机通常作为执行器使用。
2.伺服驱动器伺服驱动器是一种能够将输入信号转换为电机驱动力矩的装置。
伺服驱动器通常具有过载保护和多种保护功能，可以有效保护伺服电机。
五、工作原理1.位置模式在位置模式下，控制系统会将编码器反馈的实际位置与给定位置进行比较，根据差值计算出误差并调整输出信号。
伺服电机会根据输出信号的变化来调整自身的位置，直到实际位置与给定位置相等。
2.速度模式在速度模式下，控制系统会将霍尔效应传感器反馈的实际速度与给定速度进行比较，根据差值计算出误差并调整输出信号。
伺服电机及其控制原理-PPT
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲 ＝ １步进角
例 步进角 ０.３６°的情况 １脉冲 → ０.３６°的动作
１０００脉冲 → ３６０°（１圈）
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
位置 ＝ 脉冲数 速度 ＝ 脉冲频率
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问题8：伺服电机过热（电机烧毁）。
原因：1、负载惯性（负荷）太大，增大电机和控制器 的容量；2、设备（机械）松动、脱落，重新确认设备 （机械）各部件；3、与驱动器接线错误，确认电机和 控制器名牌，根据说明书检查是否接线错误。4、电机 轴承故障。5、电机故障（接地、缺相等）
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3.1 伺服控制器概述
伺服驱动器（servo drives） 又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是 用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似 于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统 的一部分，主要应用于高精度的定位系统。
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伺服控制器的作用
1、按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。 2、伺服电机锁定功能：当偏差计数器的输出为零时，如果有外力
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需要我们注意的是： 伺服电机实际使用当中，必须了解电
机的型号规格，确认好电机编码器的分 辨率，才能选择合适的伺服控制器。
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松下伺服电机常见故障分析
问题1：对伺服电机进行机械安装时，应该 注意什么问题？
由于每台伺服电机都带有编码器，它是一个十分容易碎 的精密光学器件，过大的冲击力会使其破坏。因而在安 装的过程中要避免对编码器使用过大的冲击力。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令，经过脉冲分配和功 率放大后，驱动步进电机和传动件的累积误 差。因此，开环伺服系统的精度低，一般可 达到0.01mm左右，且速度也有一定的限制。
伺服电机与其控制原理
伺服电机与其控制原理伺服电机（Servo Motor）是一种可以控制位置、速度和加速度的直流电机。
它通过接收控制信号来驱动电机的转子，使其按照指定的位置准确停止或以指定的速度运动。
伺服电机广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床、航空航天等领域。
伺服电机的控制原理主要包括控制系统、电机驱动和位置反馈等部分。
控制系统是伺服电机的核心部分，主要由控制器、编码器和传感器组成。
控制器接收输入的控制信号，根据输入信号和反馈信号的差异来调整输出信号，实现位置控制、速度控制和力矩控制等功能。
编码器用于提供位置反馈信号，通过对比控制信号和反馈信号，控制器可以实时调整输出信号，使电机按照预定的位置运动。
传感器可以提供其他参数的反馈信号，如速度、加速度等。
电机驱动是将控制信号转化为电机动力的关键组成部分。
伺服电机通常使用PWM（脉宽调制）信号来控制，控制信号的占空比与输出信号的电压之间存在一定的关系。
电机驱动器接收控制信号，将其转化为适合驱动电机的电压和电流，并将其输出给电机。
电机的输出转矩和速度等参数可以通过调整驱动器的电压和电流来实现。
位置反馈是伺服电机控制的重要环节，通过位置反馈信号可以实时监测电机的运动情况，并进行误差校正。
常用的位置反馈装置包括编码器、脉冲计数器、霍尔传感器等。
编码器是最为常见的位置反馈装置，根据转子的位置变化来生成相应的脉冲信号。
控制器通过比较控制信号和编码器的脉冲信号，可以实时调整输出信号，使电机按照预定的位置运动，并校正运动过程中的误差。
伺服电机的控制原理基于反馈控制的闭环控制系统。
控制器根据输入信号和反馈信号的差异来调整输出信号，通过不断调整输出信号，使电机的实际运动情况尽可能接近控制信号。
控制系统将控制信号作为输入，根据编码器等位置反馈设备提供的实际位置信息对电机进行调节，在设定的时间内达到精确控制目标。
另外，伺服电机的控制原理还与PID控制算法密切相关。
PID控制算法通过计算控制信号、编码器反馈信号和设定值之间的差异，根据比例、积分和微分三个参数来调整输出信号，以实现最优的控制效果。
伺服电机的控制原理
伺服电机的控制原理伺服电机是一种用于精确控制转速和位置的电机。
它由电机本体、编码器、控制器和驱动器组成。
伺服电机的控制原理包括位置反馈、闭环控制和PID控制。
位置反馈是伺服电机控制的基础，在伺服电机中常使用的位置反馈器件是编码器。
编码器能够实时检测电机的实际位置，并将位置信息反馈给控制器。
控制器根据编码器的反馈信号来调整电机的转速和位置，从而实现精确的控制。
编码器通常采用光电传感器原理工作，通过感知光线的变化来测量位置。
闭环控制是伺服电机控制的核心思想，其基本原理是通过不断地与编码器进行位置比较，计算误差，并对电机速度和方向进行调整。
闭环控制系统的工作过程如下：1.接收位置指令：控制器接收到外部发送的位置指令，例如要求电机转向某个特定位置。
2.比较位置差异：编码器反馈电机的实际位置，控制器将其与接收到的位置指令进行比较，计算出位置误差。
3.计算控制信号：控制器根据位置误差和控制算法，计算出适当的控制信号，用于调整电机的转速和方向。
4.发送控制信号：控制器将计算出的控制信号发送给驱动器。
5.驱动电机：驱动器接收到控制信号后，通过改变电机的输入电压、电流或脉宽调制等方式，控制电机的转速和方向。
6.反馈调整：电机开始运动后，编码器不断地监测电机的实际位置，并反馈给控制器。
控制器根据反馈信号继续进行位置比较和调整，使得电机能够准确地达到指定的位置。
PID控制是常用的闭环控制算法之一，它基于位置误差、误差变化率和误差积分三个因素进行控制。
PID控制的基本原理如下：1.比例（P）控制：根据位置误差的大小，确定电机的输出功率。
当误差较大时，输出功率较大，电机加速，使误差减小。
2.积分（I）控制：根据位置误差的积分值，调整电机的输出功率。
积分控制能够消除静差，并提高系统的稳定性。
3.微分（D）控制：根据位置误差的变化率，调整电机的输出功率。
微分控制能够减小系统的超调和震荡，提高系统的响应速度。
PID控制通过不断地调整比例、积分和微分系数，使系统能够快速而稳定地达到指定的位置，同时具有较好的抗扰性和适应性。
伺服系统的工作原理是什么
伺服系统的工作原理是什么伺服系统是一种用于控制和调节机械设备运动的系统，广泛应用于工业自动化和机电控制领域。
伺服系统的核心是伺服电机，通过控制电机的转速和位置来实现对机械系统的精确控制。
本文将介绍伺服系统的工作原理和关键组成部分。
一、伺服系统的组成伺服系统主要由伺服电机、编码器、控制器和执行机构等组件组成。
1. 伺服电机：伺服电机是伺服系统的动力源，通过转动来驱动机械设备的运动。
伺服电机通常采用直流电机、步进电机或无刷电机，其类型和规格根据实际应用需求而定。
2. 编码器：编码器是伺服系统的反馈装置，用于检测电机的转速和位置。
编码器将电机的运动信息转化为脉冲信号，传递给控制器进行处理和反馈控制。
3. 控制器：控制器是伺服系统的核心，负责接收编码器反馈信号并进行运动控制。
控制器根据设定值和反馈信号之间的差异来调整电机的输出信号，实现对机械系统的控制和调节。
4. 执行机构：执行机构是伺服系统的输出端，根据控制器的指令来执行机械设备的运动。
执行机构可以是传动装置、阀门或其他操作设备，其类型和结构也因应用而异。
二、伺服系统的工作原理伺服系统的工作原理可以简单归纳为三个步骤：接收指令、执行控制、反馈调节。
1. 接收指令：伺服系统根据外部设定值或指令来确定机械设备的运动要求。
这些指令可以是手动输入、程序控制或传感器信号等形式。
2. 执行控制：控制器接收到指令后，通过与编码器进行比较来确定电机的位置和速度差异。
控制器利用PID控制算法计算出修正值，并将其转化为电机的控制信号。
3. 反馈调节：伺服系统通过编码器对电机的转速和位置进行实时监测，并将监测结果作为反馈信号传递给控制器。
控制器根据反馈信号与设定值之间的差异来调节电机的输出信号，实现对机械系统的精确控制和调节。
三、伺服系统的优势和应用领域伺服系统相比于其他控制系统具有以下优势：1. 高精度：伺服系统能够实现对机械设备的高精度控制，常用于需要精确位置和速度控制的应用场景，如数控机床、印刷设备等。
伺服电机同步控制工作原理
伺服电机同步控制工作原理伺服电机同步控制的工作原理是通过控制系统对电机的转速、位置或角度进行精确控制，使其与给定的目标值保持同步。
以下是从多个角度全面解释伺服电机同步控制的工作原理。
1. 伺服电机结构，伺服电机由电动机、编码器、控制器和反馈系统组成。
电动机负责转动，编码器用于测量电机的转速、位置或角度，控制器根据编码器反馈的信息调整电机的输出，实现同步控制。
2. 控制系统，伺服电机同步控制的核心是控制系统。
控制系统根据给定的目标值和编码器反馈的实际值之间的误差，通过控制器计算出合适的控制信号，驱动电机输出力矩或转矩，使电机的运动与目标值同步。
3. 反馈系统，伺服电机同步控制中的反馈系统起到了至关重要的作用。
通过编码器等反馈装置，实时测量电机的转速、位置或角度，并将实际值反馈给控制系统。
控制系统根据反馈值与目标值之间的差异进行调整，使电机能够精确地同步到目标值。
4. 控制器，伺服电机同步控制中的控制器通常采用PID控制器。
PID控制器根据误差信号的大小和变化率，计算出合适的控制信号。
比例项用于响应误差的大小，积分项用于消除稳态误差，微分项用于响应误差的变化率，从而实现快速而稳定的同步控制。
5. 控制策略，伺服电机同步控制可以采用位置控制、速度控制或力矩控制等不同的控制策略。
位置控制通过控制电机的位置，使其与目标位置同步。
速度控制通过控制电机的转速，使其与目标速度同步。
力矩控制通过控制电机的输出力矩，使其与目标力矩同步。
根据具体应用需求选择合适的控制策略。
6. 反馈控制算法，伺服电机同步控制中常用的反馈控制算法有位置反馈控制、速度反馈控制和力矩反馈控制等。
位置反馈控制根据位置误差进行控制；速度反馈控制根据速度误差进行控制；力矩反馈控制根据力矩误差进行控制。
根据具体应用需求选择合适的反馈控制算法。
综上所述，伺服电机同步控制的工作原理是通过控制系统、反馈系统、控制器和控制策略等多个组成部分的协同作用，实现对电机的精确同步控制。
伺服运动控制系统的工作原理
伺服运动控制系统的工作原理伺服运动控制系统是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统，它能够实现对机械运动的精确控制和定位。
伺服运动控制系统通常由伺服电机、编码器、控制器和传感器等组成，它的工作原理涉及到电子技术、机械技术和控制理论等多个方面。
本文将从整体结构、工作原理以及应用特点等方面介绍伺服运动控制系统的相关知识。
一、伺服运动控制系统的组成1. 伺服电机伺服电机通常采用直流电机或交流电机，它具有高精度、高性能和快速响应的特点。
伺服电机通过控制器输出的电流或电压信号来实现对电机的精确控制，从而实现对机械运动的精确定位和速度调节。
2. 编码器编码器是伺服运动控制系统中的重要传感器，用于检测电机的转动位置和速度。
根据编码器输出的信号，控制器可以实时监测电机的运动状态，并进行相应的调节和控制。
通常使用的编码器有光电编码器、磁性编码器等。
3. 控制器控制器是伺服运动控制系统的核心部件，它通常由数字信号处理器（DSP）或者嵌入式控制器组成，用于接收编码器反馈信号，并根据设定的控制算法计算出控制电流或电压信号，从而实现对伺服电机的精确控制。
4. 传感器传感器用于检测机械系统的位置、速度、力等参数，并将这些参数的信息反馈给控制器。
传感器的种类包括位移传感器、速度传感器、压力传感器等，它们可以帮助控制器获取所需的反馈信息，从而实现对机械系统的闭环控制。
以上是伺服运动控制系统的主要组成部分，这些部件通过协同工作来实现对机械运动的精确控制和定位。
二、伺服运动控制系统的工作原理伺服运动控制系统的工作原理主要包括信号采集、控制计算和执行输出三个主要环节。
1. 信号采集在伺服运动控制系统中，首先需要通过编码器和传感器等设备采集到机械系统的运动参数，如位置、速度等。
编码器会定期采集电机的转角信息，并将这些信息转换成数字信号发送至控制器。
传感器则会实时监测机械系统的运动参数，并将这些参数的信息反馈给控制器。
2. 控制计算控制器接收到编码器和传感器反馈的信息后，会进行控制计算，其主要目的是根据当前的位置、速度和期望的位置、速度等信息来计算出电机需要的控制信号。
伺服电机控制原理
伺服电机控制原理1. 介绍伺服电机是一种能够根据外部控制信号来精确控制转速或位置的电机。
它通常由电机本体、传感器、控制器和驱动器等组成。
伺服电机广泛应用于工业自动化、机器人、CNC机床等领域，具有精度高、响应快等优点。
本文将详细探讨伺服电机控制的原理。
2. 伺服电机基本原理伺服电机的基本原理是通过反馈信号进行闭环控制。
在控制系统中，传感器会测量电机的实际状态（如角度、速度等），然后将这些信息传递给控制器。
控制器根据既定的控制算法，计算出控制信号，并将其发送给驱动器。
驱动器根据控制信号来驱动电机，使其达到预定的位置或速度。
3. 控制系统框图伺服电机控制系统通常可分为三个主要部分：输入部分、控制器和输出部分。
下面是一个简化的伺服电机控制系统框图：输入信号 -> 控制器 -> 驱动器 -> 电机 -> 传感器反馈信号•输入信号：输入信号可以是位置指令、速度指令或扭矩指令等，根据具体应用而定。
•控制器：控制器根据输入信号和反馈信号进行计算，并生成控制信号。
•驱动器：驱动器接收控制信号，将其转换为适合电机的电流或电压信号。
•电机：电机根据驱动信号输出相应的转矩或速度输出。
•传感器反馈信号：传感器实时测量电机的状态，并将其反馈给控制器。
4. 伺服电机控制算法伺服电机控制算法的选择与具体应用密切相关。
常用的控制算法有位置控制、速度控制和电流控制等。
下面分别介绍这些控制算法的原理和特点。
4.1 位置控制位置控制是一种通过控制电机的位置来达到目标位置的控制方法。
其基本原理是通过比较实际位置与目标位置之间的误差，计算出控制电机所需的输出信号。
位置控制需要较高的精度和稳定性，适用于对位置要求较高的应用，如自动门、机器人臂等。
4.2 速度控制速度控制是一种通过控制电机的转速来达到目标速度的控制方法。
其基本原理是通过比较实际速度与目标速度之间的误差，计算出控制电机所需的输出信号。
速度控制具有较快的响应速度和较低的成本，适用于速度要求较高的应用，如风扇、输送带等。
伺服电机结构和工作原理
（2）相位控制 保持控制电压旳幅值不变，仅变化控制电压与 励磁电压间旳相位差。
（3）幅-相控制 同步变化控制电压旳幅值和相位。
二、直流伺服电动机
1．基本构造
老式旳直流伺服电动机动实质是容量较小旳 一般直流电动机，有他励式和永磁式两种，其构 造与一般直流电动机旳构造基本相同。
三、交直流伺服电动机旳区别
直流伺服电动机旳缺陷： ① 电刷和换向器易磨损，换向时产生火花，限制转速 ② 构造复杂，制造困难，成本高 交流伺服电动机旳优点： ① 构造简朴，成本低廉，转子惯量较直流电机小 ② 交流电动机旳容量不小于直流电动机
伺服系统旳性能要求
一、基本要求
1、位移精度高 位移精度：指指令脉冲要求机床工作台旳位移量和该指令脉
1、构造(永磁同步电机) 主要由：定子1、转子5和检测元件8等几部分构成。
1 2
3
4
1
56
7
8
9
2．工作原理
交流伺服电动机在没有控制电压时，气隙中 只有励磁绕组产生旳脉动磁场，转子上没有开启 转矩而静止不动。当有控制电压且控制绕组电流 和励磁绕组电流不同相时，则在气隙中产生一种 旋转磁场并产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场旳 方向旋转。但是对伺服电动机要求不但是在控制 电压作用下就能开启，且电压消失后电动机应能 立即停转。假如伺服电动机控制电压消失后像一 般单相异步电动机那样继续转动，则出现失控现 象，我们把这种因失控而自行旋转旳现象称为自 转。
为消除交流伺服电动机旳自转
现象，必须加大转子电阻r2，这是 因为当控制电压消失后，伺服电动
机处于单相运营状态，若转子电阻
很大，使临界转差率sm>1，这时正 负序旋转磁场与转子作用所产生旳
伺服的控制原理及应用
伺服的控制原理及应用一、概述伺服控制是一种广泛应用于自动化系统中的控制方法，通过对输出进行反馈，控制系统能够准确地跟踪和调节目标值。
伺服控制广泛应用于工业生产线、机械设备、无人驾驶汽车等领域。
二、伺服的基本原理伺服系统由伺服电机、编码器、控制器和负载组成。
下面我们来逐步介绍伺服的基本原理。
2.1 伺服电机伺服电机是伺服系统的核心部分，它能够根据输入的电信号控制转速和位置。
常见的伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机。
2.2 编码器编码器是伺服系统中的重要传感器，它能够准确地测量电机的转动角度和速度，并将这些信息反馈给控制器。
2.3 控制器控制器是伺服系统中的大脑，它根据编码器的反馈信息和设定值，控制电机的输出信号。
控制器可以采用PID控制算法来实现精确的控制。
2.4 负载负载是伺服系统要控制的对象，它可以是机械设备中的各种部件，如转盘、传动装置等。
控制器通过控制伺服电机，使负载达到预定的位置和速度。
三、伺服的应用伺服控制由于其精确性和可靠性，广泛应用于各种领域。
3.1 工业生产线在工业生产线中，伺服控制被广泛用于控制机械臂、传送带等设备。
通过伺服控制，可以实现高精度的定位和跟踪，提高生产效率。
3.2 机械设备伺服控制在机械设备中的应用也非常广泛。
例如，在数控机床中，伺服控制能够实现高速、高精度的刀具定位；在包装设备中，伺服控制可以实现物品的精确包装。
3.3 无人驾驶汽车伺服控制在无人驾驶汽车中也扮演着重要角色。
通过伺服控制，车辆能够准确地根据传感器的反馈信息控制转向和速度，实现自动驾驶。
3.4 医疗设备在医疗设备中，伺服控制可以实现对治疗设备的精确控制。
例如，在放射治疗中，伺服控制可以使辐射源按照预定的路径运动，准确照射病变部位。
3.5 机器人机器人是伺服控制的另一个重要应用领域。
通过伺服控制，机器人能够实现高精度的动作和抓取，广泛应用于制造业、卫生保健等领域。
四、总结伺服控制是一种精确、可靠的控制方法，应用广泛。
伺服系统组成、概述与控制原理（难得好文）
伺服系统组成、概述与控制原理（难得好⽂）伺服系统既可以是开环控制⽅式，也可以是闭环控制⽅式。
⼀、伺服系统简述伺服系统（servomechanism）指经由闭环控制⽅式达到对⼀个机械系统的位置、速度和加速度的控制。
⼀个伺服系统的构成包括被控对象、执⾏器和控制器（负载、伺服电动机和功率放⼤器、控制器和反馈装置）。
1. 执⾏器的功能在于提供被控对象的动⼒，其构成主要包括伺服电动机和功率放⼤器，伺服电动机包括反馈装置如光电编码器、旋转编码器或光栅等（位置传感器）。
2. 控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭环控制如转矩控制、速度控制、位置控制等，伺服驱动器通常包括控制器和功率放⼤器。
3. 反馈装置除了位置传感器，可能还需要电压、电流和速度传感器。
下图为⼀般⼯业⽤伺服系统的组成框图，其中红⾊为伺服驱动器组成部分，黄⾊为伺服电机组成部分。
“伺服”——词源于希腊语“奴⾪”的意思。
⼈们想把“伺服机构”当成⼀个得⼼应⼿的驯服⼯具，服从控制信号的要求⽽动作：在讯号来到之前，转⼦静⽌不动；讯号来到之后，转⼦⽴即转动；当讯号消失，转⼦能即时⾃⾏停转。
由于它的“伺服”性能，因此⽽得名——伺服系统。
⼆、常⽤参数1、伺服电机铭牌参数1. 法兰尺⼨2. 电机极对数3. 电机额定输出功率4. 电源电压规格：单相/三相5. 电机惯量：分为⼤、中、⼩惯量，指的是转⼦本⾝的惯量，从响应⾓度来讲，电机的转⼦惯量应⼩为好；从负载⾓度来看，电机的转⾃惯量越⼤越好6. 电机出轴类型：键槽、扁平轴、光轴、减速机适配…7. 电机动⼒线定义：U: RED V：BLACK W: WHITE8. 额定转速9. 编码器线数：2500/1250/1000/17B/20B法兰是轴与轴之间相互连接的零件，⽤于管端之间的连接。
2、伺服驱动器铭牌参数1. 额定输出功率2. 电源电压规格3. 编码器线数3、伺服系统的性能指标1. 检测误差：包括给定位置传感器和反馈位置传感器的误差，传感器本⾝固有，⽆法克服；2. 系统误差：系统类型决定了系统误差。
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内容
• 基本概念的介绍与举例 • 伺服电机原理介绍 • 伺服控制系统介绍 • 总结
一、“伺服”的含义
S“e伺rvo服m”ec—ha词nis源m 于希腊语“奴隶”的意 思。
伺服系统应用举例（2）
机械手手臂伸缩运动的电液伺服系统原理图。
1－电放大器 2－电液伺服阀 3－液压缸 4－机械手手臂 5－齿轮齿条机构 6－电位器 7－步进电机
伺服电机
伺服电机（servo motor ） 伺服电动机又称执行电动机，在自动控
制系统中，它的转矩和转速受信号电压控 制。当信号电压的大小和相位发生变化时， 电动机的转速和转动方向将非常灵敏和准 确地跟着变化。当信号消失时，转子能及 时地停转。
伺服电机的分类
伺服电机
鼠笼转子
交流伺服电机 杯形转子
Ia (s)
KT TM (s)
1 s(Js B)
0 (s)
Eb (s)
Kb (s)
直流伺服电机的系统方框图
7.3 直流伺服电机及其速度控制
直流伺服电机的调速原理与方法
If If
原 理 Uf Uf 图
Ia Ia
主要内容
M M Ua Ua
Ra RLa a La
Ua Ua
等 Ea Ea 效
图
电磁转矩
他励
并励
串励
直流电机的基本方程式
1. 电气系统的电动平衡方程
感应电动势
ua
Gaf i f
Raia
La
dia dt
uf
Rfif
Lf
di f dt
ua u f u
Ua
I
Ia
M
If
1. 电气系统的电动平衡方程
u ——电源电压
ua ——电枢绕组上的端电压
u f ——励磁绕组上的端电压
1.电枢电压方程：
La
dia dt
Raia
ei
eb
实例：直流伺服系统
2.电动机转矩 TM KT ia
3.转矩平衡方程
J
d 20
dt 2
B
d0
dt
TM
TN
4.电动机的反电动势正比于速度
eb
Kb
d0
dt
Kb ——反电动势常数
实例：直流伺服系统
系统因果方程拉氏变换为
(Las Ra )Ia (s) Ei (s) Eb (s) TM (s) KT Ia (s)
由电动机产生的转矩 TM 正比于电枢电流
和气隙磁通的乘积，即
TM K1K f i f ia 式中：K1 ——常数 ia 是电枢电流
实例：直流伺服系统
在电枢控制的直流电动机中，励磁电流为常数， 故上式可写成：
TM KT ia 式中：KT ——电动机的转矩常数
由控制输入电压 ei (t)开始，系统的因果方程为
(Js2 Bs)0 (s) TN (s) Eb (s) Kbs0 (s)
当负载转矩 TN (s) 0 其传递函数是:
实例：直流伺服系统
G(s) 0(s)
KT
Ei (s) s[(Las Ra )(Js B) KT Kb
TN (s)
Ei (s)
1 La s Ra
调节电枢电压（调压调速）时，直流电机机械特性为
一组平行线，只改主要变内电容 机的理想转速n0 ，保持了原 有较硬的机械特性，所以调压调速主要用于伺服进给
Tm KT Ia
感应电势与转速关系 Ea KEn （ 一定）
电枢回路电压平衡方程式 U a Ea I a Ra
7.3 直流伺服电机及其速度控制
直流电机转速与转矩的关系n=f(T)称机械特性
主要内容
n
n0
n
电机转速与理想转速的差Δ n， 反映了电机机械特性硬度，Δ n
越小（转矩对转速变化的影响
T 程度越小），机械特性越硬。 T
n
Ua KE
Ra KE KT 2
Tm
n0
KE
Ra KT
2
Tm
直流电机的基本调速方式有三种: 调节电阻Ra、调节电枢电压Ua和调 节磁通Φ 的值。
他励式直流伺服电机的转速公式
主要内容
n
Ua KE
Ra KE KT 2
Tm
n0
Ra KE KT 2
ia ——电枢电流
i f ——励磁电流
Ra ——电枢电路的电阻
R f ——励磁回路的电阻
La ——电枢回路的自感系数
L f ——励磁回路的自感系数
——电动机的机械角速度
2. 机械系统的转矩平衡方程
d
Te T2 T0 J dt
Te ——电磁转矩 T2 ——负载转矩
T0 ——空载损耗转矩
Tm
7.3 直流伺服电机及其速度控制
电枢电阻调速很少采用，缺点：
不经济：要得到低速，R很大，则消耗大量电能；
低速，特性很软，运转稳定性很差； 调节平滑性差，操作费力。nn主0 要内容
n
Ua KE
Ra KE KT 2
Tm
n0
Ra KE KT 2
Tm
R0 R1 R2
T
7.3 直流伺服电机及其速度控制
如果电动机以恒 角速度转动，则 ：
J d 0
dt
实例：直流伺服系统
Ra
ei (t)
ia
La
0 (t ) eb TM
TN
J
B
i f 常数
实例：直流伺服系统
伺服电机在磁化曲线的线性范围内使用，
因而气隙磁通 正比于励磁电流，即：
K f i f 式中：K f ——常数 i f 为磁场励磁电流
一、直流电机原理
为什么要用电刷？
一、直流电机的原理
N
F
1
8
3
n
6
A B
5
4
7
2
SF
这样的连接方 法只有一组线 圈得电，绕组 使用率低，那 么如何提高绕 组的使用率 呢？
改进后的绕线
N
1
8
n6
3
7
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
5
S
改进后的绕组
提高了绕组的使用率
直流电机的励磁方式
励磁概念：由电流激励出磁场的过程叫做励磁。
直流伺服电机
一、直流电动机工作原理
安培定律 F Bil B ——磁场的磁感应强度(Wb / m2 )
i ——导体中的电流 ( A)
l ——导体的有效长度(m)
直流电机原理
N
a
F
x
F'
x
S
载流线圈在磁场中产生转矩
如图所示： N和S是一对固定的磁
极（一般是电磁铁，也 可为永久磁铁），两级 之间装着一个可以转动 的铁质圆柱体，圆柱体 表面上固定这一个线圈， 上边为a，下圈为x，通 入如图所示的电流根据 左手定则便可得出电磁 转矩。
伺服系统应用举例（1）
图1.7 液压仿形车床工作原理图
1.2.3.4——节流口 5——工件 6——刀具 7——样件 8——触销 9——油缸 10——油泵
二. 伺服系统的定义： (servomechanism) (servo-system）
伺服系统是指实现输出变量精确 地跟随或复现输入变量的控制系统。