机制

伺服电机是一种 闭环 伺服机构，它使用位置反馈来控制其运动和最终位置。控制输入​​是代表输出轴指令位置的信号（模拟或数字）。

电机与某种类型的位置编码器配对以提供位置和速度反馈。在最简单的情况下，仅测量位置。将测量的输出位置与命令位置（控制器的外部输入）进行比较。如果输出位置与要求的位置不同，则会生成一个错误信号，然后根据需要将电动机沿任一方向旋转，以将输出轴移至适当的位置。随着位置的接近，误差信号减小到零，并且电动机停止。

最简单的伺服电动机通过电位计和电动机的爆炸声控制使用仅位置感测；电动机始终以全速旋转（或停止）。这种类型的伺服电机并未广泛用于工业运动控制中，但它构成了用于无线电控制模型的简单廉价的伺服器的基础。

更复杂的伺服电动机使用光学旋转编码器测量输出轴的速度，并使用变速驱动器来控制电动机的速度。这两种增强功能通常与PID控制算法结合使用，可以使伺服电动机更快，更精确地到达其指令位置，而不会出现过冲现象。

伺服电机通常用作步进电机的高性能替代产品。步进电机具有内置的输出步长，因此具有控制位置的固有能力。这通常使它们无需任何反馈编码器即可用作开环位置控制，因为它们的驱动信号指定了旋转运动的步数，但是为此，控制器需要“知道”步进电机的位置开机。因此，在xxx次加电时，控制器将必须启动步进电机并将其旋转到已知位置，例如直到启动终端限位开关为止。在打开喷墨打印机时可以观察到这一点; 控制器会将喷墨打印机的托架向左和向右移动，以建立最终位置。无论通电时的初始位置如何，伺服电动机都将立即旋转至控制器指示的任何角度。

步进电机缺乏反馈会限制其性能，因为步进电机只能驱动负载能力范围内的负载，否则负载下的失步可能会导致定位错误，并且系统可能必须重新启动或重新校准。伺服电机的编码器和控制器是额外的成本，但相对于基本电机的容量，它们可以优化整个系统的性能（在速度、功率和精度方面均达到最佳）。在大型系统中，强劲的电机占系统成本的比例越来越大，伺服电机具有优势。

近年来，闭环步进电机越来越流行。他们像伺服电机，但在他们的软件控制的一些差异，以获得平滑的运动。闭环步进电机的主要优点是其成本相对较低。也无需在闭环步进系统上调整PID控制器。

诸如激光切割机之类的许多应用可以提供两个范围，一个是步进电机的低价范围，另一个是使用伺服电机的高性能范围。