电动舵机液压伺服加载系统设计与研究

宁振成  ,张文强

摘要：伺服电机控制技术主要是在伺服系统中控制机械元件进行运转的发动机，以达到提高控制速度、增强位置精度的效果，将电压信号转化为转速和转矩，以驱动控制对象。伺服电机有着时间常数小、线性度高等多种优势，尤其是随着先进技术的发展、智能技术的使用，伺服电机控制技术表现出自动化、智能化趋势，优势更加突出，可以支持工业生产技术的精细化发展，进一步提升了该技术的运行性能，有利于提升机械生产效率。近年来，在工业领域内，伺服电机控制技术的应用越来越广泛，应用效果极为理想。因此，开展针对伺服电机控制技术的深入研究，具有十分重要的意义。本文主要分析电动舵机液压伺服加载系统设计与研究。

关键词：驱动电机;轴承;电腐蚀;应对策略

引言

在我国工业生产领域，伺服电机控制技术具有不容忽视的作用。伺服电机可控制速度、确保位置精准度，将电压信号转化为转矩和转速，控制驱动对象。基于伺服电机控制技术的实际优势，相关人员在应用该技术时应进行综合分析，精准把握伺服控制技术的使用要点，彰显伺服控制技术的价值，使其能够更好地为我国的社会主义现代化建设服务。

1、伺服电机控制技术的内涵

在制造业发展过程中，伺服电机控制是一项常用的智能化控制技术，可配合机械产品制造过程的动态化运转，对设备进行全过程管理，有效记录被控制对象的连续化动作特性。当有异常现象时，该技术能够将数据及时反映在显示控制系统当中。伺服控制技术的自动控制机理主要是指：通过设备内的各种传感器、控制器等机械媒介，有效控制物体，故该技术被广泛应用于对精度要求很高的机械制造领域及其生产环节中。当前，我国工业生产领域中常用的伺服系统分为两种，第一种为电气伺服系统，具有操作便捷、安全性高等特点。第二种为电液伺服系统，该系统主要以电机为载体进行驱动提供动力，可精准判断并反应机械控制指令，刚性好，输出速度较为平稳，但在运转时会产生较大的噪声。在使用伺服控制技术完成工业生产活动的过程中，针对两种不同类型的伺服系统进行分析研究，判断何种伺服系统更能满足当代工业高精度生产要求，可充分发挥其各自的职能，促进工业领域的可持续发展。数控系统的引入，进一步提升了该技术的应用价值，提高了伺服系统的性能，包括内部的处理器设备也在不断升级，使得其计算性能更加精确，可以缩短机械生产过程所用的时间，提高生产效率，进而提升企业的收益。

2、伺服控制系统

伺服控制系统有不同类型，各有各的优势。一是开环伺服系统，开环伺服系统属于基础性结构，特点在于结构简单，便于运维调试，系统内部设有设置物体运动记录反馈的回路，整体性能稳定，成本也较低，不需要检测反馈装置。此时，如果某个流程或者设备出现错误，系统会给出脉冲指令，对这个错误进行自动化处理和修正，并将之反馈给控制中心，由控制中心及时安排技术人员进行处理。该系统主要依靠步进电动机运行，所以其步距角精度等会对系统精度产生一定的影响。因此，针对某些生产精度要求不高的设备，应尽量选用步进电机。二是半闭环伺服系统，该系统主要设备有无刷旋转变压器以及发电机（测量速度），前者内部有先进的脉冲编码器，不易受外界的影响，可以保证机械传动的精确控制。在数控机床等精度要求高的生产领域，一般都选择半闭环伺服系统。三是全闭环伺服系统，该系统结构复杂，设备安装和调试也比较麻烦，主要设备有驱动放大器、机械传动装置、直线位移测量装置、直流和交流电动机等。整体运作环节也比较复杂，虽可以准确检测到生产过程中机床的移动数据，如有异常数据会反馈给控制中心，及时调整和纠正。但该系统性能不太稳定，主要是机械传动装置内部存在变化的摩擦力和刚度，对于系统运行有很大影响。

3、伺服电机控制技术的发展前景

3.1智能机器人技术

在科技不断发展的过程中，很多工业生产已经将机器人技术应用其中。但初代机器人技术并没有实现智能化，它仅仅只是能够代替人工劳动，实现一些机械化的动作，如上下料、焊接和装配等。这种机器人属于固定式机器人，通过设置固定程序，使它们完成固定动作。固定式机器人技术还存在很大的问题，例如，在生产过程中发生突发事件时，它们并不能根据实际情况进行自我调整，不具备分析功能、判断功能和理解功能。初代机器人技术还包括另一种能够自由移动的机器人，相对固定式机器人来说，在电机生产过程中如发生突发事件时，它能够根据具体情况进行调整和改进，但这种调整和改进主要依靠的却是人力劳动。因此，在使用自由移动机器人时，仍旧需要人力来控制和操作。而智能机器人技术则在初代机器人技术上实现了智能化，它不仅能够利用自身所携带的工业摄像机对电机生产过程进行观察，还能够通过计算机系统将人们发出的指令进行接收，从而根据指令做出相应的动作。另外，智能机器人身上还会携带各种传感器，能够让它对外界的事物进行感知，在感知和接收指令的过程中还能够通过语音系统与人们进行对话。智能化机器人的芯片中会被研发者储存进大量的信息资料，当它利用工业摄像机发现在生产过程中出现的问题时，会立刻通过语音系统反馈出来，并在人们发出指令要求寻找解决措施时，能够快速对知识库中的资料进行分析和判断，最终自动找出最佳方案，并进行自动调整。综上，智能机器人技术具有人们所拥有的各种功能，例如，视觉功能、触觉功能、理解功能、语音功能和听觉功能等。将智能机器人技术应用到电机生产中，不仅能够代替人工劳动提高生产质量和效率，还能够保证生产过程的安全。

3.2无线信息化

实践证明，以IP技术为载体可充分凸显伺服控制系统驱动控制器的优势，提高机械功率，为人类带来全新的视觉体验。当代高像素摄影机也是基于伺服控制系统而进行升级和优化的产物，拥有着更高的分辨率，让人们产生身临其境的感觉。我国科研人员也在持续探究构建完整伺服控制系统的有效路径，希望能够将智能Wi-Fi无线通信功能融入伺服控制系统当中，对控制系统展开无线化监控。在出现某些问题时，可运用Wi-Fi的定位功能，辅助厂家精准捕捉系统问题，及时完成修复处理工作。在网络无线信号连接的实际应用当中，也可充分彰显伺服控制系统的精准度，通过发挥互联网全局监控反馈职能，工作人员仅需处理有待解决的问题，及时发挥高效数控系统的职能，调整管理机械生产操作流程，使得生产流水线呈现更加规范的状态，最终确保生产工作有序开展。

结束语

通过建立PMSM的矢量控制数学模型，对典型驱动控制的硬件结构与软件功能进行了梳理，明确了伺服驱动器的实现原理，并据此对驱动器各功能模块失效模式、作用方式以及对系统的影响机理进行了分析。利用驱动器传感器信息，提出了各功能模块安全运行的参数区间，形成了系统驱动器自身模块失效的安全监测方法。此外，将IEC61800-5-2建议的17项安全功能进行了归纳和分类，并根据各功能实现要求，设计了冗余的安全相关硬件结构。采用基于对象字典的安全功能调度方式，设计了可通过总线配置和调度的安全逻辑软件架构，形成了安全集成设计方法。最后，搭建实验平台，构造典型的安全保护逻辑，验证了所设计的伺服驱动模块的安全功能。

参考文献：

[1]张靖辉，赵鹏飞.伺服电机控制技术在电梯维修中的重要性[J].设备管理与维修，2021(2)：89-91.

[2]张宗元，张君，杨建，等.伺服电机控制技术在铝挤压生产线中的应用[J].农业工程与装备，2020，47(3)：45-49.

[3]徐飞.关于伺服电机控制高压大流量双泵液压动力系统的分析[J].南方农机，2019，50(15)：216.

[4]杨新颖.伺服电机控制技术的应用及发展趋向分析[J].现代制造技术与装备，2019(5)：91-92.

[5]王高理.伺服电机控制技术的应用与发展[J].轻工科技，2019，35(2)：64-65.