
伺服机构(Servomechanism),又称伺服系统,是一种利用反馈信号实现输出量对输入指令进行精确跟随的自动控制系统。其核心在于通过闭环控制(Closed-loop Control)实时检测输出与期望值之间的偏差(Error),并驱动执行器(Actuator)自动修正该偏差,最终达到高精度定位、速度控制或力控制的目的。
核心功能
伺服机构的核心是“跟随控制”(Follow-up Control),即系统输出(如位置、速度)能动态、准确地复现输入指令的变化。例如,数控机床刀具需严格跟随程序指令运动,机器人关节需精确到达指定角度。
关键组件
工作原理
系统通过持续比较输入指令与传感器反馈的差值,动态调整执行器输出,形成“指令→误差检测→控制修正→反馈”的闭环过程,直至误差趋近于零。
根据国际自动控制联合会(IFAC)术语标准,伺服机构定义为:
“A feedback control system in which the controlled variable is mechanical position or its derivatives (velocity, acceleration).”
(一种反馈控制系统,其被控变量为机械位置或其导数(速度、加速度)。)
来源:IFAC Glossary of Automatic Control
中国国家标准《GB/T 2900.1-2008 电工术语 基本术语》将“伺服系统”描述为:
“通过反馈控制使输出量精确跟随输入量变化的系统。”
来源:全国电工术语标准化技术委员会
参考文献
伺服机构(Servo Mechanism)是一种自动控制系统,其核心功能是使物体的位置、速度、加速度等输出量精准跟随输入指令的变化。以下是详细解释:
伺服机构通过闭环控制实现精确控制,系统会实时监测输出状态并与目标指令比较,自动调整误差,最终达到高精度响应。例如,机械手臂的运动控制或数控机床的位置调节均依赖伺服机构。
“伺服”一词源于希腊语“Servus”(奴隶),引申为“服从指令”。这一命名体现了伺服机构的本质——像奴隶一样严格遵循控制信号的要求动作,例如在接收到指令时立即启动,信号消失时迅速停止。
典型伺服机构包含四个部分:
系统工作时,控制器根据输入指令和传感器反馈的实时数据,计算误差并通过功率放大和信号变换驱动致动器,形成闭环控制。例如,当目标位置变化时,系统会持续调整电机力矩和转速,直至实际位置与指令一致。
伺服机构广泛应用于需要高精度动态控制的场景,如:
伺服机构与普通开环控制系统的关键区别在于反馈机制,后者缺乏实时调整能力,而伺服系统通过闭环反馈可实现更高的动态响应精度。
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