伺服电机最常用于自动化技术等工业应用中的高科技设备。它是一种独立的电气设备，可以高效、高精度地旋转机器部件。此外，该电机的输出轴可以移动到特定角度。伺服电机主要用于家用电子产品、玩具、汽车、飞机和更多设备。因此，我们一起讨论伺服机的定义、类型、机制、原理、工作、控制以及最后的应用。
伺服电机定义 ：
伺服电机是一种旋转执行器或电机，可以在角位置、加速度和速度方面进行精确控制。基本上它具有普通电机不具备的某些功能。因此，它使用普通电机并将其与位置反馈传感器配对。
伺服电机类型：
伺服电机可以根据其应用分为不同类型。其中最重要的是： 交流伺服电机、 直流伺服电机、无刷直流伺服电机、位置旋转伺服电机、连续旋转伺服电机和线性伺服电机。
典型的伺服电机由三根电线组成，即电源、控制和接地。这些电机的形状和尺寸取决于它们的应用。
1.直流伺服电机：
直流电机的基本工作原理与其他电磁电机相同。设计、构造和操作方式各不相同。这种电机的转子设计为转子长度较长，直径较小。它们的尺寸比相同额定功率的传统电机大。
直流伺服电机
有各种类型的直流伺服电机，它们是：
1. 串联电机：
串联电动机具有高启动转矩和大电流。这种电机的调速性较差。
2. 分体串联电机：
它们是具有一些分数千瓦的分场率的电机。分体式串联电动机具有典型的转矩-速度曲线。该曲线表示高失速扭矩和高速下扭矩的快速降低。
3. 分流控制电机：
它有两个独立的绕组：
1.磁场绕组——在定子上。
2.电枢绕组——在机器的转子上。
两个绕组都连接到直流电源。
4. 永磁并励电机：
它是一种固定励磁电机，其磁场实际上由永磁体提供。此外，性能类似于电枢控制的固定磁场电机。
2.交流伺服电机：
交流伺服电机是将编码器与控制器一起使用以提供反馈和闭环控制的交流电机。因此，这些电机可以高精度定位。因此，它们可以根据应用程序的要求进行精确控制。
交流伺服电机的分类分为两种。这些是 2 相和 3 相交流伺服电机。现在大部分交流伺服电机都是两相鼠笼式感应电机。它们用于低功率应用。此外，三相鼠笼式感应电机现在用于使用大功率系统的应用。
交流伺服电机
3.无刷直流伺服电机：
BLDC 电机通常也称为电子换向电机或同步电机，通过逆变器或开关电源由直流电供电。因此，这提供了交流电流以通过闭环控制器驱动电机的每一相。控制器向控制电机速度和扭矩的电机绕组提供电流脉冲。
无刷电机系统的结构通常类似于永磁同步电机。最后，与有刷电机相比，无刷电机的优势 在于高功率重量比、高速度和电子控制。无刷电机在计算机外围设备（磁盘驱动器、打印机）、手持电动工具以及从模型飞机到汽车的各种车辆中找到应用。
4.位置旋转伺服电机：
位置旋转伺服电机是最重要的伺服电机。因此它也是最常见的伺服电机类型。轴输出旋转约 180 度。此外，它还包括位于齿轮机构中的物理挡块，以停止在这些限制之外转动以保护旋转传感器。这些常见的伺服系统涉及无线电遥控水、比例控制汽车、飞机、机器人、玩具和许多其他应用。
5. 连续旋转伺服电机：
连续旋转伺服电机与普通位置旋转伺服电机有关，但它可以无限地向任何方向运行。控制信号，而不是设置伺服的静态位置，被理解为旋转速度和方向。在改变命令信号时，潜在命令的范围使伺服根据需要顺时针或逆时针旋转。个我们这种类型的电动机的使用在雷达菜如果正在骑，一个在机器人或可以使用一个如在移动机器人上的驱动马达。
连续旋转伺服电机
6.直线伺服电机：
线性伺服电机也类似于上面讨论的位置旋转伺服电机，但有额外的齿轮来改变输出从圆形到来回。虽然这些伺服电机不太可能找到，但有时您可以在业余爱好商店找到它们，在那里它们被用作高级模型飞机的执行器。
直线伺服电机工作原理：
伺服电机基于 PWM（脉冲宽度调制）原理工作，这意味着其旋转角度由施加到其控制 PIN 上的脉冲持续时间控制。伺服电机基本上由直流电机组成，由可变电阻器（电位器）和一些齿轮控制。
伺服电机的工作原理：
基本上，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。此外，其控制的输入是一个信号（模拟或数字），代表输出轴的位置指令。
电机包含某种类型的编码器以提供位置和速度反馈。在最简单的情况下，我们只测量位置。然后将输出的测量位置与命令位置（控制器的外部输入）进行比较。现在，如果输出位置与预期输出的位置不同，则会生成错误信号。然后导致电机向任一方向旋转，根据需要将输出轴带到适当的位置。随着位置的接近，误差信号减小到零。最后电机停止。
非常简单的伺服电机只能通过电位计和电机的bang-bang控制进行定位。此外，电机始终全速旋转。虽然这种类型的伺服电机在工业运动控制中的用途并不多，但它构成了用于无线电控制模型的简单廉价伺服的基础。
伺服电机还可以用于光学旋转编码器来测量输出轴的速度和变速驱动器来控制电机速度。现在，当与 PID 控制算法相结合时，进一步允许伺服电机更快、更精确地处于其指令位置，同时减少超调。
伺服电机的工作：
伺服电机非常精确地控制位置和速度。现在电位计可以感应轴的机械位置。因此它通过齿轮与电机轴耦合。轴的当前位置由电位器转换成电信号，并与指令输入信号进行比较。在现代伺服电机中，电子编码器或传感器检测轴的位置。
我们根据轴的位置给出指令输入。如果反馈信号与给定的输入不同，错误信号会提醒用户。我们放大这个误差信号并作为输入应用到电机，因此电机旋转。当轴到达所需位置时，误差信号变为零，因此电机保持静止不动。
命令输入为电脉冲形式。由于电机的实际输入是反馈信号（当前位置）和所需信号之间的差值，因此电机的速度与当前位置和所需位置之间的差值成正比。电机所需的功率与其需要行驶的距离成正比。
伺服电机的控制：
通常伺服电机向任一方向旋转 90 度，因此最大运动可以是 180 度。然而，普通的伺服电机无法进一步旋转到内置机械挡块。
我们把三根线都从一个舵机中取出来：正极、地线和控制线。通过控制线发送脉冲宽度调制（PWM）信号来控制伺服电机。每 20 毫秒发送一个脉冲。脉冲宽度决定轴的位置。
例如 ，
1ms 的脉冲将使轴逆时针移动 -90 度，1.5ms 的脉冲将使轴在 0 度的中性位置移动，2ms 的脉冲将使轴顺时针移动 +90 度。
可变脉宽控制伺服电机
当我们通过施加适当宽度的脉冲命令伺服电机移动时，轴会移动到并保持轴的所需位置。然而，电机抗拒改变。电机需要重复脉冲才能保持位置。
伺服电机应用：
1. 机器人：在机器人的每个关节处，我们都连接了一个伺服电机。从而为机器人手臂提供精确的角度。
2. 传送带：伺服电机移动、停止和启动传送带，将产品运送到各个阶段，例如产品包装/装瓶和贴标。
3. 相机自动对焦：内置于相机中的高精度伺服电机可校正相机镜头以锐化失焦图像。
4. 太阳能跟踪系统：伺服电机全天调整太阳能电池板的角度，因此每个电池板都继续面向太阳，从而从日出到日落利用最大的能量。
