伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發(fā)動(dòng)機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動(dòng)控制對象。

如果對電機的速度、位置都沒(méi)有要求，只要輸出一個(gè)恒轉矩，當然是用轉矩模式。 

如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實(shí)時(shí)轉矩不是很關(guān)心，用轉矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會(huì )好一點(diǎn)。如果本身要求不是很高，或者，基本沒(méi)有實(shí)時(shí)性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒(méi)有很高的要求。 

就伺服驅動(dòng)器的響應速度來(lái)看，轉矩模式運算量最小，驅動(dòng)器對控制信號的響應最快；位置模式運算量最大，驅動(dòng)器對控制信號的響應最慢。 

對運動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí)，需要實(shí)時(shí)對電機進(jìn)行調整。那么如果控制器本身的運算速度很慢（比如PLC，或低端運動(dòng)控制器），就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅動(dòng)器移到控制器上，減少驅動(dòng)器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運動(dòng)控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉矩方式控制，把速度環(huán)也從驅動(dòng)器上移開(kāi)，這一般只是高端專(zhuān)用控制器才能這么干，而且，這時(shí)完全不需要使用伺服電機。  
 
一般說(shuō)驅動(dòng)器控制的好不好，每個(gè)廠(chǎng)家的都說(shuō)自己做的最好，但是現在有個(gè)比較直觀(guān)的比較方式，叫響應帶寬。當轉矩控制或者速度控制時(shí)，通過(guò)脈沖發(fā)生器給他一個(gè)方波信號，使電機不斷的正轉、反轉，不斷的調高頻率，示波器上顯示的是個(gè)掃頻信號，當包絡(luò )線(xiàn)的頂點(diǎn)到達最高值的70.7%時(shí)，表示已經(jīng)失步，此時(shí)的頻率的高低，就能顯示出誰(shuí)的產(chǎn)品牛了，一般的電流環(huán)能作到1000Hz 以上，而速度環(huán)只能作到幾十赫茲。 

直流無(wú)刷伺服電機特點(diǎn) 

轉動(dòng)慣量小、啟動(dòng)電壓低、空載電流??； 棄接觸式換向系統，大大提高電機轉速，最高轉速高達100 000rpm；無(wú)刷伺服電機在執行伺服控制時(shí)，無(wú)須編碼器也可實(shí)現速度、位置、扭矩等的控制； 不存在電刷磨損情況，除轉速高之外，還具有壽命長(cháng)、噪音低、無(wú)電磁干擾等特點(diǎn)。 
 
直流有刷伺服電機特點(diǎn) 

體積小、動(dòng)作快反應快、過(guò)載能力大、調速范圍寬 
低速力矩大, 波動(dòng)小，運行平穩 
低噪音,高效率 
后端編碼器反饋（選配）構成直流伺服等優(yōu)點(diǎn) 
變壓范圍大，頻率可調

工作原理：

1.伺服系統（servomechanism）是使物體的位置、方位、伺服電機狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統。伺服主要靠脈沖來(lái)定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個(gè)脈沖，就會(huì )旋轉1個(gè)脈沖對應的角度，從而實(shí)現位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個(gè)角度，都會(huì )發(fā)出對應數量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統就會(huì )知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動(dòng)，從而實(shí)現精確的定位，可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無(wú)刷電機。有刷電機成本低，結構簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。 

無(wú)刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動(dòng)平滑，力矩穩定?？刂茝碗s，容易實(shí)現智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長(cháng)壽命，可用于各種環(huán)境。 

2.交流伺服電機也是無(wú)刷電機，分為同步和異步電機，目前運動(dòng)控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動(dòng)速度低，且隨著(zhù)功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。 

3.伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉子在此磁場(chǎng)的作用下轉動(dòng)，同時(shí)電機自帶的編碼器反饋信號給驅動(dòng)器，驅動(dòng)器根據反饋值與目標值進(jìn)行比較，調整轉子轉動(dòng)的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線(xiàn)數）。 

交流伺服電機和無(wú)刷直流伺服電機在功能上的區別：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。 

換一種比較專(zhuān)業(yè)的說(shuō)法： 

1.轉矩控制：轉矩控制方式是通過(guò)外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來(lái)設定電機軸對外的輸出轉矩的大小，具體表現為例如10V對應5Nm的話(huà)，當外部模擬量設定為5V時(shí)電機軸輸出為2.5Nm:如果電機軸負載低于2.5Nm時(shí)電機正轉，外部負載等于2.5Nm時(shí)電機不轉，大于2.5Nm時(shí)電機反轉（通常在有重力負載情況下產(chǎn)生）?？梢酝ㄟ^(guò)即時(shí)的改變模擬量的設定來(lái)改變設定的力矩大小，也可通過(guò)通訊方式改變對應的地址的數值來(lái)實(shí)現。 

應用主要在對材質(zhì)的受力有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線(xiàn)裝置或拉光纖設備，轉矩的設定要根據纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì )隨著(zhù)纏繞半徑的變化而改變。 

2.位置控制：位置控制模式一般是通過(guò)外部輸入的脈沖的頻率來(lái)確定轉動(dòng)速度的大小，通過(guò)脈沖的個(gè)數來(lái)確定轉動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過(guò)通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很?chē)栏竦目刂?，所以一般應用于定位裝置。 應用領(lǐng)域如數控機床、印刷機械等等。 

3.速度模式：通過(guò)模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號，此時(shí)的電機軸端的編碼器只檢測電機轉速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來(lái)提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統的定位精度。 

4.談?wù)?環(huán)：伺服一般為三個(gè)環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個(gè)閉環(huán)負反饋PID調節系統。最內的PID環(huán)就是電流環(huán)，此環(huán)完全在伺服驅動(dòng)器內部進(jìn)行，通過(guò)霍爾裝置檢測驅動(dòng)器給電機的各相的輸出電流，負反饋給電流的設定進(jìn)行PID調節，從而達到輸出電流盡量接近等于設定電流，電流環(huán)就是控制電機轉矩的，所以在轉矩模式下驅動(dòng)器的運算最小，動(dòng)態(tài)響應最快。 

第2環(huán)是速度環(huán)，通過(guò)檢測的電機編碼器的信號來(lái)進(jìn)行負反饋PID調節，它的環(huán)內PID輸出直接就是電流環(huán)的設定，所以速度環(huán)控制時(shí)就包含了速度環(huán)和電流環(huán)，換句話(huà)說(shuō)任何模式都必須使用電流環(huán)，電流環(huán)是控制的根本，在速度和位置控制的同時(shí)系統實(shí)際也在進(jìn)行電流（轉矩）的控制以達到對速度和位置的相應控制。 

第3環(huán)是位置環(huán)，它是最外環(huán)，可以在驅動(dòng)器和電機編碼器間構建也可以在外部控制器和電機編碼器或最終負載間構建，要根據實(shí)際情況來(lái)定。由于位置控制環(huán)內部輸出就是速度環(huán)的設定，位置控制模式下系統進(jìn)行了所有3個(gè)環(huán)的運算，此時(shí)的系統運算量最大，動(dòng)態(tài)響應速度也最慢。