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伺服控制系統概述

servo mechanism

用來(lái)精確地跟隨或復現某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統。又稱(chēng)隨動(dòng)系統。在很多情況下，伺服系統專(zhuān)指被控制量（系統的輸出量）是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統，其作用是使輸出的機械位移（或轉角）準確地跟蹤輸入的位移（或轉角）。伺服系統的結構組成和其他形式的反饋控制系統沒(méi)有原則上的區別。

伺服控制系統最初用于船舶的自動(dòng)駕駛、火炮控制和指揮儀中，后來(lái)逐漸推廣到很多領(lǐng)域，特別是自動(dòng)車(chē)床、天線(xiàn)位置控制、導彈和飛船的制導等。采用伺服系統主要是為了達到下面幾個(gè)目的：①以小功率指令信號去控制大功率負載?；鹋诳刂坪痛婵刂凭褪堑湫偷睦?。②在沒(méi)有機械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠處的輸出軸，實(shí)現遠距同步傳動(dòng)。③使輸出機械位移精確地跟蹤電信號，如記錄和指示儀表等。

衡量伺服控制系統性能的主要指標有頻帶寬度和精度。頻帶寬度簡(jiǎn)稱(chēng)帶寬，由系統頻率響應特性來(lái)規定，反映伺服系統的跟蹤的快速性。帶寬越大，快速性越好。伺服系統的帶寬主要受控制對象和執行機構的慣性的限制。慣性越大，帶寬越窄。一般伺服系統的帶寬小于15赫，大型設備伺服系統的帶寬則在1～2赫以下。自20世紀70年代以來(lái)，由于發(fā)展了力矩電機及高靈敏度測速機，使伺服系統實(shí)現了直接驅動(dòng)，革除或減小了齒隙和彈性變形等非線(xiàn)性因素，使帶寬達到50赫，并成功應用在遠程導彈、人造衛星、精密指揮儀等場(chǎng)所。伺服系統的精度主要決定于所用的測量元件的精度。因此，在伺服系統中必須采用高精度的測量元件，如精密電位器、自整角機和旋轉變壓器等。此外，也可采取附加措施來(lái)提高系統的精度，例如將測量元件（如自整角機）的測量軸通過(guò)減速器與轉軸相連，使轉軸的轉角得到放大，來(lái)提高相對測量精度。采用這種方案的伺服系統稱(chēng)為精測粗測系統或雙通道系統。通過(guò)減速器與轉軸嚙合的測角線(xiàn)路稱(chēng)精讀數通道，直接取自轉軸的測角線(xiàn)路稱(chēng)粗讀數通道。