伺服控制采用的新技術：
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伺服控制采用的新技術
1、伺服電機 ，
伺服電機有兩項技術值得注意，一是高密度電機，采用一種叫“大極電機”的設計思想。例如六極九槽電機，定子由九個獨立的極構成，在每個極上繞制集中線圈，然后再將九個極拼裝起來，形成九個槽的電機鐵芯。由于每個極是獨立繞制和整形，所以即使采用自動機繞，也能保持槽滿率高達90%。這類電機制造工藝好，空間利用和體積都達到了*小化，故稱為高密度電機。從運行原理上講，這類電機不屬于旋轉磁場電機，它在三相脈振磁場下工作，因此，它的適用性、設計方法和運行方式都有一定特殊性。電機界眼光都是一致的，目前，安川、松下、富士及我司kingservo京伺服小功率伺服電機產品中，均采用高密度電機設計方案。
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2、傳感器 ，
除了各類光電編碼器以外，磁編碼器值得關注。磁編碼器的體積和重量都比光電編碼器小幾十倍，溫度范圍更寬，幾乎不怕沖擊和振動。其工作原理非常簡單，它的定子是一顆內嵌霍爾磁敏元件和DSP的芯片，體積可以小到MSOP-24封裝，它的轉子是一顆兩極磁鋼。它的分辨率10─12位，精度8─10位。這種磁編碼器目前已有供應。
作為空間應用，為了滿足-350C─800C環境要求，幾乎難以采用傳統的光電編碼器，為此我們自行研制了磁編碼器，分辨率16位，精度12位。磁編碼器信號處理電路共存于驅動控制電路(FPGA)中，形成傳感器與驅動控制電路一體化。
電流傳感器是伺服控制必不可少的，小功率系統可以采用電阻采樣，一般可采用霍爾電流傳感器。兩種方法都要將模擬信號轉換成數字信號，然后參于數字伺服控制。上述A/D轉換的輸出形式通常是串行數字脈沖或脈寬調制信號。美國IR公司專門為電阻采樣設計了一款電流反饋專用芯片IR2175。它具有12位分辨率，600V原副邊耐壓，使用非常方便。為了提高耐壓等級和有效分辨率，我們研制出一種極小體積的，基于霍爾磁平衡原理的電流傳感器。它分辨率12位，耐壓2500V，脈寬調制信號頻率168KHz。
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3、伺服單元 ，
2003年美國IR公司推出單芯片速率伺服控制系統，它內部包括：電機矢量FOC控制器、電流PI調節器、速度PI調節器、SVPWM調制器、傳感器接口、SPI和并行通信接口等。IR公司推出的單芯片速率伺服控制系統的*重要特點是，允許用戶對上百種參數進行實時的和初始化給定。
該技術在一片FPGA中實現了FOC控制器、電流PI調節器、速度PI調節器、位置PID調節器、速度前饋控制器、IIR濾波器、SVPWM調制器、梯形速度軌跡生成器、位置指令處理器、監控與保護環節、通訊模塊、寄存器堆等所有伺服控制模塊，并且在內部集成了CPU，可以完成鍵盤、顯示及外部通訊控制，為真正的數字可編程片上系統(SOPC)。
由于所有控制算法均用硬件實現，所以伺服控制器可以達到相當高的性能，其電流環與速度環采樣頻率均可達到20kHz，位置環采樣頻率可達10kHz以上，頻率指標主要由芯片本身性能限制。通過上位機可以訪問所有內部寄存器，能實現各種控制目的。所有參數可以進行在線修改，包括開關頻率、死區時間、調節器參數、濾波器參數等。適應于PMSM、IM、BLDCM等不同電機的驅動控制，并兼容霍爾傳感器、增量式碼盤、磁編碼器、旋轉變壓器等各類傳感器接口信號。可以接收脈沖指令、模擬指令以及數字指令等各種輸入信號，并可通過上位機或控制面板完成所有操作功能。具有控制器識別碼接口，易于實現多軸控制。
這種單片控制器大大減少了系統體積，提高了抗干擾性，加上完善的保護措施，保證了系統運行的可靠性。
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4、伺服組件 ,
伺服組件指：由伺服電機、機械減速或耦合機構、伺服控制器、傳感器等組成的一體化伺服機構。例如：光驅主軸驅動模塊、機器人的關節、汽車電動助力機構等等。對組件的基本要**：體積小、重量輕（即高密度），一體化獨成系統，互換性、可復用性和高可*性等等。伺服組件是我們的重要研究方向。其中三軸和四軸組件更有特色，這些多軸伺服控制器通常可以由一個FPGA運動控制IP核來實現。另外，伺服組件中的電磁兼容、熱分析與設計非常重要。
伺服控制采用的新技術5、微小型CNC加工中心 ，
CNC加工中心是伺服控制技術的大集成。小型CNC加工中心系統由輕巧型機床主體、高密度交流伺服電機、高精度編碼器、伺服單元和基于DSP+PC的數控系統五大部分組成，其顯著特點是擁有輕巧的外型，除采用自動虛擬刀庫外，具有常規CNC加工中心的功能和性能指標。與常規的CNC加工中心相比，該多軸加工系統具有更高的運行效率和更低的使用成本，在操作方便性、產品價格以及功能重組等許多方面都具有競爭力。它是一種能滿足計算機數字控制、自動化作業、高精度加工等普遍需求的普及型產品，是生產、教學、個人創造和勞動的有力助手。CNC加工中心是伺服控制技術應用的典范。
小型CNC加工中心的XYZ運動軸的分辨率0.001(mm)，重復精度0.01(mm)，主軸（速率控制）轉速24000rpm，連動軸數4或5，支持DNC、AUTO、EDIT等工作方式，支持G代碼及Mastercam、AutoCAD、Pro/E等加工數據。
