伺服系統(tǒng)，亦稱隨動系統(tǒng)，是一種能夠跟蹤輸 入的指令信號進(jìn)行動作，從而獲得精確的位置、速度或力輸出的自動控制系統(tǒng)。大多數(shù)伺服系統(tǒng)具有檢測反饋回路，因而伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)。按照反饋控制理論，伺服系統(tǒng)需不斷檢測在各種擾動作用下被控對象輸出量的變化，與指令值進(jìn)行比較，并用兩者的偏差值對系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以消除偏差，使被控對象輸出量始終跟蹤輸入的指令值。

伺服系統(tǒng)是根據(jù)輸入的指令值與輸出的物理量之間的偏差進(jìn)行動作控制的。因此伺服系統(tǒng)的工作過程是一個偏差不斷產(chǎn)生，又不斷消除的動態(tài)過渡過程。

伺服控制的實例隨處可見，如工人操作機床進(jìn)行加工時，必須用眼睛始終觀察加工過程的進(jìn)行情況，通過大腦對來自眼睛的反饋信息進(jìn)行處理，決定下一步如何操作，然后通過手搖動手輪，驅(qū)動工作臺上的工件或刀具來執(zhí)行大腦的決策，消除加工過程中出現(xiàn)的偏差，最終加工出符合要求的工件。在這個例子中，檢測、反饋與控制等功能是通過人來實現(xiàn)的，而在伺服系統(tǒng)中，這些功能都要通過傳感器、控制及信息處理裝置等來加以實現(xiàn)。如數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)中，位置檢測傳感器、數(shù)控裝置和伺服電動機分別取代了人的眼睛、大腦和手的功能。

許多機電一體化產(chǎn)品（如數(shù)控機床、工業(yè)機器人等），需要對輸出量進(jìn)行跟蹤控制，因而伺服系統(tǒng)是機電一體化產(chǎn)品的一個重要組成部分，而且往往是實現(xiàn)某些產(chǎn)品目的功能的主體。伺服系統(tǒng)中離不開機械技術(shù)和電子技術(shù)的綜合運用，其功能是通過機電結(jié)合才得以實現(xiàn)的，因此，伺服系統(tǒng)本身就是一個典型的機電一體化系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多，但從自動控制理論的角度來分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。

1、比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié)，通常由專門的電路或計算機來實現(xiàn)。

2、控制器

控制器通常是計算機或PID控制電路，其主要任務(wù)是對比較元件輸出的偏差信號進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動作。

3、執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機械能，驅(qū)動被控對象工作。機電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機或液壓、氣動伺服機構(gòu)等。

4、被控對象

5、檢測環(huán)節(jié)

檢測環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。

伺服系統(tǒng)設(shè)計要求

1、穩(wěn)定性

伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性指在系統(tǒng)。上的擾動信號消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)下運行，或者在輸入的指令信號作用下，能夠達(dá)到的新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。

穩(wěn)定性要求是一項最基本的要求，是保證伺服系統(tǒng)能夠正常運行的最基本條件。伺服系統(tǒng)在其工作范圍內(nèi)應(yīng)該是穩(wěn)定的，其穩(wěn)定性主要取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成元件的參數(shù)，可采用自動控制理論所提供的各種方法來加以控制。

2、精度

伺服系統(tǒng)的精度是指其輸出量復(fù)現(xiàn)輸入指令信號的精確程度。

系統(tǒng)中各個元件的誤差都會影響到系統(tǒng)的精度，如傳感器的靈敏度和精度、伺服放大器的零點漂移和死區(qū)誤差、機械裝置中的反向間隙和傳動誤差、各元器件的非線性因素等。反映在伺服系統(tǒng)上就會表現(xiàn)出動態(tài)誤差、穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差，伺服系統(tǒng)應(yīng)在比較經(jīng)濟的條件下達(dá)到給定的精度

3、快速響應(yīng)性

快速響應(yīng)性是指系統(tǒng)輸出量快速跟隨輸入指令信號變化的能力，它主要取決于系統(tǒng)的阻尼比和固有頻率可以提高快速響應(yīng)性，但對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和最大超調(diào)量有不利影響，因此系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該對兩者進(jìn)行優(yōu)化，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)速度盡可能快。

4、靈敏度

系統(tǒng)各元件的參數(shù)變化等都會影響系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)對這些變化的靈敏度要小，即系統(tǒng)的性能應(yīng)不受參數(shù)變化的影響。具體措施為：對于開環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格挑選各元件;對于閉環(huán)系統(tǒng)，對輸出通道中元件的挑選標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬，對反饋通道的各元件必須嚴(yán)格挑選，以改善系統(tǒng)的靈敏度。