1 伺服驅動系統的基本概念和應用

　　圍繞伺服驅動裝置的動態特性與靜態特性的提高，近年來國內外發展了多種伺服驅動技術。電氣伺服技術應用廣泛，主要原因是控制方便靈活，容易獲得驅動能源，沒有公害污染，維護也比較容易。特別是隨著電子技術和計算機軟件技術的發展，它為電氣伺服技術的發展提供了廣闊的前景。

　　伺服系統一是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標值(或給定值)任意變化的自動控制系統。伺服的主要任務是按控制命令的要求，對功率進行放大、變換與調控等處理，使驅動裝置輸出的力距、速度和位置控制得非常靈活方便。伺服系統是具有反饋的閉環自動控制系統。它由位置檢測部分、誤差放大部分、執行部分及被控對象組成。

　　伺服系統的性能要求：伺服系統必須具備可控性好，穩定性高和速應性強等基本性能。可控性好是指信號消失以后，能立即自行停轉；穩定性高是指轉速隨轉距的增加而均勻下降；速應性強是指反應快、靈敏、響態品質好。

　　伺服驅動系統綜合了伺服電動機、角位移傳感器和伺服驅動控制器的最新成就，與采用新型電力電子器件、專用集成電路和新的控制算法的交流伺服驅動器相匹配，組成新型高性能機電一體化產品。這種系統以僅僅數年的成長期迅速進入鼎盛階段，在工業自動化領域及現代軍事裝備中獲得了越來越多的應用。伺服驅動裝置作為伺服機構的運動控制系統，無論是數控機床、工業機器人、冶金、化工設備、雷達以及各種工業自動化過程中數控裝置，其執行部分均使用了各種數字式或模擬式伺服驅動系統。它的功率不大，由幾瓦到幾十千瓦，但卻是一項關鍵的基礎技術。上述設備的性能和工作可靠性、經濟性，均與所用伺服驅動系統有直接關系。

　　伺服系統的發展緊密地與伺服電動機的不同發展階段相聯系，伺服電動機至今已有五十多年的發展歷史，經歷了三個主要發展階段：第一個階段是以步進電動機驅動的液壓伺服馬達或以功率步進電動機直接驅動為中心的時代，伺服系統的位置控制為開環系統；第二個階段是直流伺服電動機的誕生和全盛發展的時代，由于直流電動機具有優良的調速性能，很多高性能驅動裝置采用了直流電動機，伺服系統的位置控制也由開環系統發展成為閉環系統。在數控機床的應用領域，永磁式直流電動機占統治地位，其控制電路簡單，無勵磁損耗，低速性能好；第三個階段在20世紀90年代，是以機電一體化作為背景的，由于伺服電動機結構及其永磁材料、控制技術的突破性進展，出現了無刷直流伺服電動機(方波驅動)，交流伺服電動機(正弦波驅動)等種種新型電動機。因為微電子技術的快速發展，電路的集成度越來越高，對伺服系統產生了很重要的影響，交流伺服系統的控制方式迅速向微機控制方向發展，并由硬件伺服轉向軟件伺服，智能化的軟件伺服將成為伺服控制的一個發展趨勢。伺服系統控制器的實現方式在數字控制中也在由硬件方式向著軟件方式發展；在軟件方式中也是從伺服系統的外環向內環、進而向接近電動機環路的更深層發展。從伺服驅動產品當前的應用來看，直流伺服產品正逐漸減少，交流伺服產品則日漸增加，市場占有率逐步擴大。在實際應用中，精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服產品已經成為工廠自動化等各個領域中的主流產品。伺服系統在機電設備中具有重要的地位，高性能的伺服系統可以提供靈活、方便、準確、快速的驅動。隨著技術的進步和整個工業的不斷發展，拖動系統的發展趨勢是用交流伺服驅動取代傳統的液壓、直流、步進和AC變頻調速驅動，以便使系統性能達到一個全新的水平，包括更短的周期、更高的生產率、更好的可靠性和更長的壽命。

2 伺服驅動系統的分類及其特性

　　伺服驅動系統的種類：通常根據伺服驅動機的種類來分類，有電氣式、油壓式或電氣一油壓式三種。伺服系統若按功能來分，則有計量伺服和功率伺服系統；模擬伺服和功率伺服系統；位置伺服和加速度伺服系統等。電氣式伺服系統根據電氣信號可分為DC直流伺服系統和AC交流伺服系統。AC交流伺服系統又有異步電機伺服系統和同步電機伺服系統兩種。交流伺服系統按其采用的驅動電動機的類型來分：永磁同步(SM型)電動機交流伺服系統和感應式異步(IM型)電動機交流伺服系統。其中，永磁同步電動機交流伺服系統在技術上已趨于完全成熟，具備了十分優良的低速性能，并可實現弱磁高速控制，拓寬了系統的調速范圍，適應了高性能伺服驅動的要求。隨著永磁材料性能的大幅度提高和價格的降低，其在工業生產自動化領域中的應用將越來越廣泛，目前已成為交流伺服系統的主流。感應式異步電動機交流伺服系統由于感應式異步電動機結構堅固，制造容易，價格低廉，因而具有很好的發展前景，代表了將來伺服技術的方向。但由于該系統采用矢量變換控制，相對永磁同步電動機伺服系統來說控制比較復雜，而且電機低速運行時還存在著效率低、發熱嚴重等有待克服的技術問題，目前并未得到普遍應用。

　　交流伺服系統根據其處理信號的方式不同，可以分為模擬式伺服、數字模擬混合式伺服和全數字式伺服；如果按照使用的伺服電動機的種類不同，又可分為兩種：一種是用永磁同步伺服電動機構成的伺服系統，包括方波永磁同步電動機伺服系統和正弦波永磁同步電動機伺服系統；另一種是用鼠籠型異步電動機構成的伺服系統。二者的不同之處在于永磁同步電動機伺服系統中需要采用磁極位置傳感器，而感應電動機伺服系統中含有滑差頻率計算部分。若采用微處理器軟件實現伺服控制，可以使永磁同步伺服電動機和鼠籠型異步伺服電動機使用同一套伺服放大器。

　　目前，伺服系統的數字控制大都是采用硬件與軟件相結合的控制方式，其中軟件控制方式一般是利用微機實現的。這是因為基于微機實現的數字伺服控制器與模擬伺服控制器相比，具有下列優點：能明顯地降低控制器硬件成本；速度更快、功能更新的新一代微處理機不斷涌現，硬件費用會變得很便宜；體積小、重量輕、耗能少，可顯著改善控制的可靠性；集成電路和大規模集成電路的平均無故障時間(MTBF)大大長于分立元件電子電路；數字電路溫度漂移小，也不存在參數的影響，穩定性好；在電路集成過程中采用了一些屏蔽措施，可以避免電力電子電路中過大的瞬態電流、電壓引起的電磁干擾問題，因此可靠性比較高；采用微處理機的數字控制，使信息的雙向傳遞能力大大增強，容易和上位系統機聯運，可隨時改變控制參數；可以設計適合于眾多電力電子系統的統一硬件電路，其中軟件可以模塊化設計，拼裝構成適用于各種應用對象的控制算法；以滿足不同的用途。軟件模塊可以方便地增加、更改、刪減，或者當實際系統變化時徹底更新；提高了信息存貯、監控、診斷以及分級控制的能力，使伺服系統更趨于智能化；隨著微機芯片運算速度和存貯器容量的不斷提高，性能優異但算法復雜的控制策略有了實現的基礎。

3 步進電機和交流伺服電機的使用性能

　　步迸電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢，運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似，但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

　　兩相混合式步進電機步距角一般為3.60、1.8。，五相混合式步進電機步距角一般為0.720、0.36。。也有一些高性能的步進電機步距角更小。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°／10 000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131 072個脈沖，電機轉一圈，即其脈沖當量為3600／131 072=9.89 s。是步距角為1.8。步進電機脈沖當量的1／655。

　　步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等。交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能(FFr)，可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

　　步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300—600 RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速(一般為2 000 rpm或3 000 rpm)以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。

　　步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步迸電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。

　　步進電機的控制為開環控制，起動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為實用。

　　步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200～400 Ills。交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA 400 W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3 000 rpm僅需幾毫秒，可用于要求快速起停的控制場合。

　　綜上所述，交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。

4 伺服驅動產品在工業生產中的應用

　　由于伺服驅動產品在工業生產中的應用十分廣泛，市場上的相關產品種類很多，從普通電機、變頻電機、伺服電機、變頻器、伺服控制到運動控制器、單軸控制器、多軸控制器、可編程控制器、上位控制單元乃至車問和廠級監控工作站等一應俱全。

隨著永磁材料制造工藝的不斷完善，新一代的伺服電機大都采用了最薪的銣鐵硼材料，該材料的剩余磁密、矯頑力和最大磁能積均好于其它永磁材料，再加上合理的磁極、磁路及電機結構設計，大大地提高了電機的性能，同時又縮小了電機的外形尺寸。薪一代的伺服電機大都采用了新型的位置編碼器，這種位置編碼器的信號線數量從9根減少到5根，并支持增量型和絕對值型兩種類型，通信速率達4 M／s，通信周期為62.5μs，數據長度為12位，編碼器分辨率為20 bit／rev，即每轉生成100萬個脈沖，最高轉速達6 000 r／min，編碼器電源電流僅為16斗A。伺服電機按照容量可以分為超小型(MINI型)、小容量型、中容量型和大容量型。超小容量型的功率范圍為10—20 W，小容量型的功率范圍為30～750 W，中容量型的功率范圍為300～15 kW，大容量型的功率范圍為22～55 kW。伺服電機的供電電壓范圍從100～400 V(單相／三相)。

　　傳統的模擬控制雖然具有連續性好、響應速度快及成本低的優點，但也有難以克服的缺點，如系統調試困難，容易受到環境溫度變化的影響而產生漂移，難以實現柔性化設計，缺乏實現復雜計算的能力，無法實現現代化控制理論指導下的控制算法等。所以現代伺服控制均采用全數字化結構，伺服控制系統的主要理論也采用了現代矢量控制思想，它實現了電流向量的幅值控制和相位控制。為了提高產品的性能，新一代的伺服控制器采用了多種新技術、新工藝，主要體現在以下幾個方面：在電流環路中采用了d—q軸變換電流單元，在新的控制方式中，主CPU的運算量得以減少，通過硬件來進行電流環控制，即將控制算法固化在LSI專用硬件環路中。通過采用高速的d—q軸變換電流單元，使電流環的轉矩控制精度有了進一步的提高，實現了在穩態運行及瞬態運行時均能保持良好的性能。采用了脈沖編碼器倍增功能，新的控制算法使位置控制的整定時間縮短為原來的三分之一。速度控制環采用速度實時檢測控制算法，是電機的低速性能得到進一步提高，速度波動和轉矩波動降到最低。采用在線自動鎖定功能，使伺服系統的調試時間縮短，操作更加簡化。采用主回路與控制回路進行電氣隔離的結構，使操作及故障檢測更加方便安全，供電電源電壓從100 V擴展到400 V(單相／三相)。伺服控制一般均采用從電機軸端的位置編碼器采集位置信號進行反饋，在受控執行機械部分沒有反饋采樣信號，即半閉環的控制方式。目前的新產品則采用全閉環的控制方式，使機械加工誤差、齒輪間隙、結構受力彈性變形等誤差所造成的影響在伺服控制器中通過計算完成修正。用RICS(精簡指令計算機系統)技術，使CPU的數據處理能力由8位、16位提高到32位，微處理器的主頻提高到百兆以上。

　　隨著工業機械化設備對高速化、高精度化和小型化以及多品種小批量化、高可靠性、免維護性能要求的提高，上位機控制群得以廣泛應用。從上層的可編程控制器(PLC)、運動控制器、機床CNC控制器，可一直連到底層的通用輸入／輸出(I／O)控制單元和視覺傳感系統。編程語言有梯形圖、NC語言、SFC語言、運動控制語言等，均可按照用戶要求靈活配置。系統可控制軸數從單軸到可支持多達44軸，控制器可以連接從模擬信號到網絡信號的各種信號類型，可廣泛應用于半導體制造設備、加工機械、搬運機械、卷揚機械等，具有很高的性能價格比。

5 伺服控制系統逐漸成為工業設備的重要驅動源

　　早在20世紀70年代，小慣量的伺服直流電動機已經實用化了，交流伺服系統開始發展，并逐步實用化，AC伺服電動機的應用越來越廣，并且還有取代DC伺服系統的趨勢成為電氣伺服系統的主流。永磁轉子的同步伺服電動機由于永磁材料不斷提高，價格不斷下降，控制又比異步電機簡單，容易實現高性能的緣故，所以永磁同步電機的AC伺服系統應用更為廣泛。目前，在交流同步伺服驅動系統中，普通應用的交流永磁同步伺服電動機有兩大類。一類稱為無刷直流電動機，它要求將方波電流直人定子繞組(BLDCM)。另一類稱為三相永磁同步電動機，它要求輸入定子繞組的電源仍然是三相正弦波形(PM·SM)。

　　無刷直流電動機(BLDCM)，用裝有永磁體的轉子取代有刷直流電動機的定子磁極，將原直流電動機的電樞變為定子。有刷直流電動機是依靠機械換向器將直流電流轉換為近似梯形波的交流電流供給電樞繞組，而無刷直流電動機(BLDCM)是將方波電流(實際上也是梯形波)直接輸入定子。將有刷直流電動機的定子和轉子顛倒一下，并采用永磁轉子，就可以省去機械換向器和電刷，由此得名無刷直流電動機。BLDCM定子每相感應電動勢為梯形波，為了產生恒定的電磁轉矩，要求功率逆變器向BLDCM定子輸入三相對稱方波電流，而SPWM、PM、SM定子每相感應電動勢為近似正弦波，需要向SPWM、PM、SM定子輸入三相對稱正弦波電流。

　　永磁同步電機的磁場來自電動機的轉子上的永久磁鐵，永久磁鐵的特性在很大程度上決定了電機的特性。在轉子上安裝永磁鐵的方式有兩種。一種是將成形永久磁鐵裝在轉子表面，即所謂外裝式；另一種是將形成永久磁鐵埋入轉子里面，即所謂內裝式。永久磁鐵的形狀可分為扇形和矩形兩種。根據確定的轉子結構所對應的每相勵磁磁動勢的分布不同，三相永磁同步電動機可分為兩種類型：正弦波型和方波型永磁同步電機，前者每相勵磁磁動勢分布是正弦波狀，后者每相勵磁磁動勢分布呈方波狀，根據子路結構和永磁體形狀的不同而不同。對于徑向勵磁結構，永磁體直接面向均勻氣隙，如果采用系統永磁材料，由于稀土永磁的取向性好，可以方便地獲得具有較好方波形狀的氣隙磁場。對于采用非均勻氣隙或非均勻磁化方向長度的永磁體的徑向勵磁結構，氣隙磁場波形可以實現正弦分布。綜上所述兩類永磁AC同步伺服電動機的差異歸納如下：控制原理相似，給定指令信號加到AC伺服系統的輸入端，電動機軸上位置反饋信號與給定位置相比較，根據比較結果控制伺服的運動，直至達到所要求的位置為止。PM、SM和BLDCM二類伺服系統構成的基本思路是一致的。

　　兩種永磁無刷電動機比較而言，方波無刷直流電動機具有控制簡單、成本低、檢測裝置簡單、系統實現起來相對容易等優點。但是方波無刷直流電動機原理上存在固有缺陷，因電樞中電流和電樞磁勢移動的不連續性而存在電磁脈動，而這種脈動在高速運轉時產生噪聲，在中低速又是平穩的力矩驅動的主要障礙。轉矩脈動又使得電機速度控制特性惡化，從而限制了由其構成的方波無刷直流電動機伺服系統在高精度、高性能要求的伺服驅動場合下的應用(尤其是在低速直接驅動場合)。因此，對于一般性能的電伺服驅動控制系統，選用方波無刷直流電動機及相應的控制方式。而PM、SM伺服系統要求定子輸入三相正弦波電流，可以獲得更好的平穩性，具有更優越的低速伺服性能。因而廣泛用于數控機床，工業機器人等高性能高精度的伺服驅動系統中。

　　目前，基于稀土永磁體的交流永磁伺服驅動系統，能提供最高水平的動態響應和扭矩密度。所以拖動系統的發展趨勢是用交流伺服驅動取替傳統的液壓、直流和步進調速驅動，以便使系統性能達到一個全新的水平，包括更短的周期、更高的生產率、更好的可靠性和更長的壽命。因此，交流伺服這樣一種扮演重要支柱技術角色的自動控制系統，在許多高科技領域得到了非常廣泛的應用，如激光加工、機器人、數控機床、及柔性制造系統等。

　　交流伺服系統作為現代工業生產設備的重要驅動源之一，是工業自動化不可缺少的基礎技術。伺服系統的發展經歷了由液壓到電氣的過程。電氣伺服系統根據所驅動的電機類型分為直流(DC)和交流(AC)伺服系統。上世紀無刷電機和直流電機實現了產品化，并在計算機外圍設備和機械設備上獲得了廣泛的應用。但直流伺服電機存在機械結構復雜、維護工作量大等缺點，在運行過程中轉子容易發熱，影響了與其連接的其他機械設備的精度，難以應用到高速及大容量的場合，機械換向器則成為直流伺服驅動技術發展的瓶頸。

　　隨著微處理器技術、大功率高性能半導體功率器件技術和電機永磁材料制造工藝的發展及其性能價格比的日益提高，交流伺服技術一交流伺服電機和交流伺服控制系統逐漸成為主導產品。交流伺服電機克服了直流伺服電機存在的電刷、換向器等機械部件所帶來的各種缺點，特別是交流伺服電機的過負荷特性和低慣性體現出交流伺服系統的優越性。

6 伺服驅動系統的發展方向

　　近10年來，永磁同步動機性能快速提高，與感應電動機和普通同步電動機相比，其控制簡單、良好的低速運行性能及較高的性價比等優點使得永磁無刷同步電動機逐漸成為交流伺服系統執行電動機的主流。尤其是在高精度、高性能要求的中小功率伺服領域。而交流異步伺服系統仍主要集中在性能要求不高的、大功率伺服領域。

　　現代交流伺服系統，經歷了從模擬到數字化的轉變，數字控制環已經無處不在，比如換相、電流、速度和位置控制；采用新型功率半導體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服專用模塊也不足為奇。國際廠商伺服產品每5年就會換代，新的功率器件或模塊每2～2．5年就會更新一次，新的軟件算法則日新月異，總之產品生命周期越來越短。近些年數字化交流伺服系統的應用越來越廣，用戶對伺服驅動技術的要求也越來越高。總結國內外伺服廠家的技術路線和產品路線，結合市場需求的變化，可以從以下方面看到一些最新的發展趨勢。

　　直接驅動包括采用盤式電機的轉臺伺服驅動和采用直線電機的線性伺服驅動，由于消除了中問傳遞誤差，從而實現了高速化和高定位精度。直線電機容易改變形狀的特點可以使采用線性直線機構的各種裝置實現小型化和輕量化。采用更高精度的編碼器(每轉百萬脈沖級)，更高采樣精度和數據位數、速度更快的DSP，無齒槽效應的高性能旋轉電機、直線電機，以及應用自適應、人工智能等各種現代控制策略，不斷將伺服系統的指標提高。

　　電動機、反饋、控制、驅動、通訊的縱向一體化成為當前小功率伺服系統的一個發展方向。有時我們稱這種集成了驅動和通訊的電機叫智能化電機，有時我們把集成了運動控制和通訊的驅動器叫智能化伺服驅動器。電機、驅動和控制的集成使三者從設計、制造到運行、維護都更緊密地融為一體。但是這種方式面臨更大的技術挑戰(如可靠性)和工程師使用習慣的挑戰，因此很難成為主流，在整個伺服市場中是一個很小、有特色的部分。

　　通用型驅動器配置有大量的參數和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下，方便地設置成V／F控制、無速度傳感器開環矢量控制、閉環磁通矢量控制、永磁無刷交流伺服電動機控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場合，可以驅動不同類型的電機，比如異步電機、永磁同步電機、無刷直流電機、步進電機，也可以適應不同的傳感器類型，甚至無位置傳感器。可以使用電機本身配置的反饋構成半閉環控制系統，也可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構成高精度全閉環控制系統。

　　伺服技術將繼續迅速地由DC伺服系統轉向AC伺服系統。從目前國際市場的情況看，幾乎所有的新產品都是AC伺服系統。在工業發達的國家，AC伺服電機的市場占有率已超過80％，在國內生產AC伺服電機的廠家也越來越多，正在逐步超過生產DC伺服電機的廠家。可以預見，不久的將來，除了在某些微型電機領域之外，AC伺服電機將完全取代DC伺服電機。

　　采用新型高速微處理器和專用數字信號處理機(DSP)的伺服控制單元將全面取代模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實現完全數字化的伺服系統，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服系統中應用現代控制理論的先進方法成為可能。新的伺服系統產品改變了將伺服系統劃分為速度伺服單元與位置伺服單元兩個模塊的做法，代之以單一的、高度集成化、多功能的控制單元。同一個控制單元，只要通過軟件設置系統參數，就可以改變其性能，既可以使用電機本身配置的傳感器構成半閉環調節系統，又可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構成高精度的全閉環調節系統。

　　智能化是當前一切工業控制設備的流行趨勢，伺服驅動系統作為一種高級的工業控制裝置當然也不例外。現代交流伺服驅動器都具備參數記憶、故障自診斷和分析功能，絕大多數進口驅動器都具備負載慣量測定和自動增益調整功能，有的可以自動辨識電機的參數，自動測定編碼器零位，有些則能自動進行振動抑止。將電子齒輪、電子凸輪、同步跟蹤、插補運動等控制功能和驅動結合在一起，對于伺服用戶來說，則提供了更好的體驗。最新數字化的伺服控制單元通常都設計為智能型產品，他們的智能化特點表現在以下幾個方面：具有參數記憶功能。系統的所有參數都可以通過人機對話的方式由軟件來設置，保存在伺服單元內部，通過通信接口，這些參數甚至可以在運行途中由上位計算機加以修改；具有故障自診斷與分析功能。無論什么時候，只要系統出現故障，就會將故障的類型以及可能引起故障的原因通過用戶面板清楚地顯示出來，這就簡化了維修與調試的復雜性；具有參數自整定的功能。眾所周知，閉環調節系統的參數整定是保證系統性能指標的重要環節，帶有自整定功能的伺服單元可以通過幾次試運行自動將系統的參數整定出來，并自動實現其最優化。

　　在國外，以工業局域網技術為基礎的工廠自動化(簡稱FA)工程技術在最近十年來得到了長足的發展，并顯示出良好的發展勢頭。為適應這一發展趨勢，最新的伺服系統都配置了標準的串行通信接口和專用的局域網接口。這些接口的設置，顯著增強了伺服單元與其它控制設備的互聯能力，從而與CNC系統間的連接也因此變得十分簡單，只需要一根電纜或光纜，就可以將數臺，甚至數十臺伺服單元與上位計算機連接成為整個數控系統。

　　隨著機器安全標準的不斷發展，傳統的故障診斷和保護技術已經落伍，最新的產品嵌入了預測性維護技術，使得人們可以通過Intemet及時了解重要技術參數的動態趨勢，并采取預防性措施。比如：關注電流的升高，負載變化時評估尖峰電流；外殼或鐵芯溫度升高時監視溫度傳感器；以及對電流波形發生的任何畸變保持警惕。

　　雖然市場上存在通用化的伺服產品系列，但是為某種特定應用場合專門設計制造的伺服系統比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形狀、不同表面粘接結構(SPM)和嵌入式永磁(IPM)轉子結構的電機出現，分割式鐵芯結構工藝在日本的使用使永磁無刷伺服電機的生產實現了高效率、大批量和自動化，并引起國內廠家的研究。無論是永磁無刷伺服電機還是步進電機都積極向更小的尺寸發展，比如20，28，35 mln外徑；同時也在發展更大功率和尺寸的機種，已經看到500 kW永磁伺服電機的出現。體現了向兩極化發展的傾向。

　　綜上所述，伺服系統將向兩個方向發展：一個是滿足一般工業應用的要求，對性能指標要求不是很高的應用場合，追求低成本、少維護、使用簡單等特點的驅動產品，如變頻電機、變頻器等；另一個就是代表著伺服系統發展水平的主導產品一伺服電機、伺服控制器，追求高性能、高速度、數字化、智能化、網絡化的驅動控制，以滿足用戶較高的要求。

　　21世紀是一個嶄新的世紀，也定將是各項科學技術飛速發展的世紀。相信隨著材料技術、電力電子技術、控制理論技術、計算機技術、微電子技術的快速發展以及電機制造工藝水平的逐步提高，同時伴隨著制造業的不斷升級和“柔性制造技術”的快速發展，必將為“柔性加工和制造技術”的核心技術之一的“伺服驅動技術”迎來又一大好的發展時機。