伺服电机工作原理

（一）基本构成部分的原理

编码器原理

编码器是伺服电机中非常关键的部件，用于对电机的转动角度和速度进行反馈。常见的有绝对值编码器和增量值编码器。绝对值编码器可以确定电机的绝对位置，增量值编码器则可测量电机的转动角度和速度。编码器能够将电机的运动姿态（位置和速度）转化为数字信号，通过如A相和B相两个输出通道来实现对伺服电机的精细控制，A相和B相之间存在相角偏移差，可据此判断电机的转向（顺时针或逆时针）。伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，与接收到的脉冲形成闭环，从而实现精确的控制，例如可达到0.001mm的精确定位。

控制器原理

控制器可视为伺服电机的“大脑”，它接收来自编码器的反馈信号，并与输入的控制指令进行比较。根据控制方式的不同，可以使用PID（比例、积分、微分）控制算法或其他高级控制算法来计算出电机应有的输出转矩和转速，进而控制电机的运动。例如通过PWM（脉冲宽度调制）技术调整电机的功率和方向，将驱动器发出的控制信号转化为电机运动指令，根据反馈信息和设定值对驱动信号进行精细调整，以达到精确控制的效果。

驱动器原理

驱动器是伺服电机最终的动力输出部分，负责将电能转化为机械能，推动电机运动。在某些情况下，如电机停止时需要保持转动姿态，驱动器还会自动控制抱闸，以防止电机因重力影响产生滑动现象。

电机内部原理（以交流伺服电机为例）

交流伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。并且交流伺服电机精度决定于编码器的精度（线数）。

（二）基于伺服系统的工作原理

伺服系统基本概念

伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。基本上，伺服电机靠脉冲来定位，接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移。因为电机本身具备发出脉冲的功能，所以发出和接收的脉冲形成闭环，系统由此精确控制电机转动来实现精确的定位。