微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),，特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息,。近幾年來(lái)，國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核,，配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路,，集成在單一芯片內(nèi)的稱(chēng)為DSP單片電機(jī)控制器，價(jià)格大大降低,，體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊,，使用便捷,，可靠性提高。DSP和普通的單片機(jī)相比,，處理數(shù)字運(yùn)算能力增強(qiáng)10～15倍,，可確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。數(shù)字控制使硬件簡(jiǎn)化,，柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性,，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí),，易于與上層系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,，便于故障診斷、加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)視功能,，使系統(tǒng)智能化（如有些變頻器具有自調(diào)整功能）,。

　　伺服系統(tǒng)在機(jī)電設(shè)備中具有重要的地位，下面簡(jiǎn)單談?wù)勂浒l(fā)展歷程：

　　（1） 直流伺服系統(tǒng)

　　伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過(guò)程,。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)類(lèi)型分為直流（DC）伺服系統(tǒng)和交流（AC）伺服系統(tǒng),。50年代，無(wú)刷電機(jī)和直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化，并在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和機(jī)械設(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用,。70年代則是直流伺服電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛的時(shí)代,。

　　（2）交流伺服系統(tǒng)

　　從70年代后期到80年代初期，隨著微處理器技術(shù),、大功率高性能半導(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機(jī)永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價(jià)格比的日益提高,，交流伺服技術(shù)-交流伺服電機(jī)和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)之一,，并將逐漸取代直流伺服系統(tǒng),。

　　交流伺服系統(tǒng)按其采用的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型來(lái)分，主要有兩大類(lèi):永磁同步（SM型）電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)和感應(yīng)式異步（IM型）電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng),。其中,，永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于完全成熟，具備了十分優(yōu)良的低速性能,，并可實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制,，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動(dòng)的要求,。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價(jià)格的降低,，其在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，目前已成為交流伺服系統(tǒng)的主流,。感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)由于感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,，制造容易，價(jià)格低廉,，因而具有很好的發(fā)展前景,，代表了將來(lái)伺服技術(shù)的方向。但由于該系統(tǒng)采用矢量變換控制,，相對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)來(lái)說(shuō)控制比較復(fù)雜,，而且電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)還存在著效率低，發(fā)熱嚴(yán)重等有待克服的技術(shù)問(wèn)題,，目前并未得到普遍應(yīng)用,。

　　系統(tǒng)的執(zhí)行元件一般為普通三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，功率變換器件通常采用智能功率模塊IPM,。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能,，可采用位置和速度閉環(huán)控制。三相交流電流的跟隨控制能有效地提高逆變器的電流響應(yīng)速度,，并且能限制暫態(tài)電流,，從而有利于IPM的安全工作。速度環(huán)和位置環(huán)可使用單片機(jī)控制,，以使控制策略獲得更高的控制性能,。電流調(diào)節(jié)器若為比例形式,，三個(gè)交流電流環(huán)都用足夠大的比例調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，其比例系數(shù)應(yīng)該在保證系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的前提下盡量選大些,，使被控異步電動(dòng)機(jī)三相交流電流的幅值,、相位和頻率緊隨給定值快速變化，從而實(shí)現(xiàn)電壓型逆變器的快速電流控制,。電流用比例調(diào)節(jié),，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電流跟隨性能好以及限制電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)電流快速可靠等諸多優(yōu)點(diǎn),。

　　（3）交直流伺服系統(tǒng)的比較

　　直流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)受電機(jī)本身缺陷的影響,，其發(fā)展受到了限制。直流伺服電機(jī)存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn),，在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，影響了與其連接的其他機(jī)械設(shè)備的精度,，難以應(yīng)用到高速及大容量的場(chǎng)合,，機(jī)械換向器則成為直流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

　　交流伺服電機(jī)克服了直流伺服電機(jī)存在的電刷,、換向器等機(jī)械部件所帶來(lái)的各種缺點(diǎn),，特別是交流伺服電機(jī)的過(guò)負(fù)荷特性和低慣性更體現(xiàn)出交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性。所以交流伺服系統(tǒng)在工廠(chǎng)自動(dòng)化（FA）等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,。

　　從伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品當(dāng)前的應(yīng)用來(lái)看,，直流伺服產(chǎn)品正逐漸減少，交流伺服產(chǎn)品則日漸增加,，市場(chǎng)占有率逐步擴(kuò)大,。在實(shí)際應(yīng)用中，精度更高,、速度更快、使用更方便的交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為主流產(chǎn)品,。

　　（4）伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

　　從前面的討論可以看出,，數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣，用戶(hù)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求越來(lái)越高,?？偟膩?lái)說(shuō)，伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下幾個(gè)方面：

　　1. 交流化

　　伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng),。從目前國(guó)際市場(chǎng)的情況看,，幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,，AC伺服電機(jī)的 市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過(guò)80%,。在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機(jī)的廠(chǎng)家也越來(lái)越多,，正在逐步地超過(guò)生產(chǎn)DC伺服電機(jī)的廠(chǎng)家?？梢灶A(yù)見(jiàn),，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，除了在某些微型電機(jī)領(lǐng)域之外,，AC伺服電機(jī)將完全取代DC伺服電機(jī),。

　　2. 全數(shù)字化

　　采用新型高速微處理器和專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理機(jī)（DSP）的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng),。全數(shù)字化的實(shí)現(xiàn),，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(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法（如:最優(yōu)控制,、人工智能,、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）成為可能,。

　　3. 采用新型電力電子半導(dǎo)體器件

　　目前,，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來(lái)越多地采用開(kāi)關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，主要有大功率晶體管（GTR）,、功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）和絕緣門(mén)極晶體管（IGBT）等,。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,，降低了運(yùn)行噪聲,。尤其值得一提的是，最新型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始使用一種把控制電路功能和大功率電子開(kāi)關(guān)器件集成在一起的新型模塊,，稱(chēng)為智能控制功率模塊（Intelligent Power Modules,，簡(jiǎn)稱(chēng)IPM）。這種器件將輸入隔離,、能耗制動(dòng),、過(guò)溫、過(guò)壓,、過(guò)流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊之中,。其輸入邏輯電平與TTL信號(hào)完全兼容，與微處理器的輸出可以直接接口,。它的應(yīng)用顯著地簡(jiǎn)化了伺服單元的設(shè)計(jì),，并實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。

　　4. 高度集成化

　　新的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品改變了將伺服系統(tǒng)劃分為速度伺服單元與位置伺服單元兩個(gè)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(gè)控制單元,，只要通過(guò)軟件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),，就可以改變其性能，既可以使用電機(jī)本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),，又可以通過(guò)接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),。高度的集成化還顯著地縮小了整個(gè)控制系統(tǒng)的體積，使得伺服系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作都得到了簡(jiǎn)化,。