伺服控制

概念定义

伺服控制（servo control）是按照特定目的产生运动，并对物体运动进行控制的技术。其控制对象不是单一的运动状态，而是物体运动过程中与位置、速度及加速度有关的变化量。通过对这些变量实施控制，系统可使物体的运动配合既定控制目的。

伺服控制以运动状态和位置变化为控制基础。用于连续位置测量的传感器能够反映线性位移或角度变化，并把测得的位置作为反馈信息，用于后续的测量和伺服控制。线性位移反映物体沿直线方向的位置变化，角度变化则对应旋转运动中的位置改变；两类信息均可用于描述物体所处的位置状态。

位置反馈使系统能够将实际运动位置纳入控制过程。除位置外，速度和加速度也是伺服控制涉及的变化量：速度描述位置随运动发生变化的快慢，加速度则对应速度的变化。伺服控制可围绕不同变量采用相应控制方式，以满足对物体运动的控制目的。

伺服控制采用伺服电动机、传感器等技术。伺服电动机用于产生受控运动，传感器负责测量与运动相关的状态，其中连续位置测量传感器可提供线性位移或角度变化信息。两者共同构成运动产生与位置反馈之间的基本联系。

按照主要受控量，伺服控制可分为位置控制、速度控制和转矩控制。位置控制关注物体到达或保持相应位置，速度控制以运动速度为主要控制变量，转矩控制则以转矩为主要控制对象。实际采用哪一种方式，取决于控制目的以及需要重点控制的运动变量。

伺服控制适用于需要产生运动并控制物体运动状态的场景。对于直线运动，可利用连续位置传感器测量线性位移；对于旋转运动，可测量角度变化。相关反馈既可用于位置测量，也可用于对位置、速度及加速度等变化量实施控制。

当任务重点是确定物体所处位置时，可采用位置控制；当任务主要关注运动快慢时，可采用速度控制；需要以转矩作为控制对象时，则可采用转矩控制。不同控制方式均围绕既定运动目的展开，并通过伺服电动机和传感器等技术实现运动产生、状态测量与位置反馈。