伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。
伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
- 控制模型
如果有力传感器反馈，并且采样时间满足性能要求（Task周期），建议使用速度模式并做力闭环。
如果没有传感器或传感器响应不能满足要求，建议采用力矩限幅或者力矩模式。
- 速度模式+力闭环：控制最佳
- 位置或速度模式+力矩限幅：控制相对简单
- 力矩模式：要做好保护。
力矩模式控制大体思路
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伺服电机位置、速度、力矩环控制原理
伺服电机速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制，位置控制是通过发脉冲来控制。
速度控制模式
伺服电机控制方法有脉冲、模拟和通信控制方式
伺服电动机是控制伺服系统中机械零件运行的引擎，是辅助电动机间接变速设备。
1、脉冲控制方法
在一些小型单机设备上，使用脉冲控制来确定电动机的位置应该是最常用的应用方法。这种控制方法简单易懂，基本控制思路：脉冲总量决定电机位移，脉冲频率决定电机速度。
2、模拟控制方法
在需要使用伺服电动机实现速度控制的应用场景中，可以使用仿真量实现电动机的速度控制，仿真量决定了电动机的工作速度。模拟量有两种选择：电流或电压。电压方法只需要在控制信号的末端加上一定大小的电压。实现很简单。在某些场景中，可以使用电位器控制。但是，如果选择电压作为控制信号，则在环境复杂的场景中，电压容易受到干扰，导致控制不稳定。电流模式，需要相应的电流输出模块。但是电流信号抗干扰能力强，可以在复杂的场景中使用。
3、通信控制方法
以通信方式实现伺服电动机控制的常用方法有CAN、EtherCAT、Modbus和Profibus。使用通信方式控制电动机是目前将场景应用于复杂大型系统的首选控制方法。使用通信方式，系统尺寸、电机轴的量可以轻松切割，没有复杂的控制接线，构建的系统非常灵活。伺服电动机的速度控制和转矩控制都是由模拟量控制的，位置控制由脉冲控制，具体采用什么控制方式要根据客户的要求，如果对电动机的速度、位置没有要求，只要输出一定的转矩，就可以使用转矩模式。
1、转矩控制，转速是自由的(随负载变)
转矩控制是我们平时使用比较多的一种控制方式，我们通过外部模拟量或直接地址赋值来设定输出转矩的大小，那么对应的速度我们是不一定的，因为设备老化摩擦系数的变化，负载的变化，都会影响到速度的输出，这种使用情况下我们基本不会需要调整速度，因为是自动调节，我们需要的是系统的稳定度，持续长时间的转矩稳定。
可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如绕线装置或拉光纤设备，使用伺服的目的是防止缠绕物料的变化改变受力。
2、位置控制，精准定位，转速与扭矩均可严格控制
位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。
由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。
我们在使用当中需要了解PLC或者其他发送脉冲额定频率是多少?20KHz，100KHz，200KHz，实际需要移动的距离，对应伺服选定的脉冲当量，我们就可以计算出伺服移动到指定位置的上限运行速度和时间。
伺服上线速度是我们必须计算出来的，只有选择合适的伺服型号才能满足现场的使用要求。伺服上线运行速度=指令脉冲额定频率×伺服上限速度伺服控制器一般带有编码器，并可接收编码器接收反馈脉冲，在速度环上设定编码器反馈脉冲频率，设定编码器反馈脉冲频率=编码器周反馈脉冲数×伺服电机设定速度(r/s)又因为指令脉冲频率=编码器反馈脉冲频率/电子齿轮比，所以也可以设定“指令脉冲频率”，来设定伺服电机速度。
3、速度模式，转矩是自由的(随负载变)
通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。
速度模式相对位置模式相对应，位置信号存在误差，位置模式的信号由终端负载检测装置提供，减少中间传动误差，相对增加了整个系统的定位精度。
我们速度控制模式主要采用的是0-10电压信号来控制电机转速，模拟量幅值的大小决定了给定速度的大小，正负决定电机应关系取决于速度指令增益，在负载惯量大的场合使用速度模式，我们需要设定速度环增益，让系统响应更迅速。调整时需要兼顾设备的振动，不能因为响应速度而产生系统振动。
我们使用速度控制时，还需注意加减速的设定，如果没有闭环控制时，我们需要通过零钳位或比例控制使得电机完全停止。用上位机作位置闭环时，模拟量不能自动调零。
通过控制系统给伺服驱动器发送+/-10V的模拟电压指令控制速度，其优点是伺服响应快，但缺点是对现场干扰较敏感，调试稍复杂。速度控制的应用场合相当广：需要快速响座的连续调速系统;由上位闭环的定位系统;需要多段速度进行快速切换的系统。
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1、伺服电机脉冲控制方式
在一些小型单机设备，选用脉冲控制实现电机的定位，应该是最常见的应用方式，这种控制方式简单，易于理解。基本的控制思路：脉冲总量确定电机位移，脉冲频率确定电机速度。
2、伺服电机模拟量控制方式
在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景，我们可以选用模拟量来实现电机的速度控制，模拟量的值决定了电机的运行速度。模拟量有两种方式可以选择，电流或电压。电压方式，只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可。实现简单，在有些场景使用一个电位器即可实现控制。但选用电压作为控制信号，在环境复杂的场景，电压容易被干扰，造成控制不稳定；电流方式，需要对应的电流输出模块。但电流信号抗干扰能力强，可以使用在复杂的场景。
3、伺服电机通信控制方式
采用通信方式实现伺服电机控制的常见方式有CAN、EtherCAT、Modbus、Profibus。使用通信的方式来对电机控制，是目前一些复杂、大系统应用场景首选的控制方式。采用通信方式，系统的大小、电机轴的多少都易于裁剪，没有复杂的控制接线。搭建的系统具有极高的灵活性。
伺服电机的速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。
如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
