致動器與驅動

伺服馬達

伺服馬達是一種知道自己在哪兒、並會自我糾正以到達你要它去的位置的馬達。普通馬達只被告知「以這個速度轉」,然後聽天由命;伺服馬達則被告知「轉到這個確切的角度」或「穩在這個確切的速度」,它會不停地檢查並調整,直到對為止。它是把馬達、內建感測器和控制器封裝在一起,讓它們以不斷循環的方式協同——下指令、測量、糾正——以達成並保持目標。

這個循環是它的核心,工程師稱之為閉環控制。一個位置感測器(編碼器)報告軸實際轉到了哪裡;控制器把它與被要求到達的位置作比較;兩者之差,也就是誤差,被用來把馬達驅動得更猛或放鬆一些,直到誤差縮到零。如果有什麼把負載推離了目標,伺服馬達會立刻反推回去,把它復位到被指定的位置。正是這種自我糾正的本事,是普通馬達所沒有的,也是伺服馬達在精確、可重複運動上值得信賴的原因。

伺服馬達日常有兩種類型。小小的航模舵機——裝在模型飛機機翼裡或入門機械臂上的那種——是一個帶齒輪的小馬達,會擺到被指定的角度並穩住。工業伺服馬達則是一台強勁而精密的機器,通常是帶高解析度編碼器的無刷馬達,驅動工廠機器人、數控機床和機器人關節到達精確的位置、速度或力。無論哪一種,那個定義性的核心都一樣:回饋把一個只會傻轉的馬達,變成一個能命中目標、又絕不肯飄離目標的馬達。

一隻機械臂要把晶片放到電路板上,精度要在一根頭髮絲的寬度以內。每個關節處的一個伺服馬達讀取自己的編碼器,發現差了零點幾度,便微調自己,直到末端正好落在目標上——然後頂住任何想把它推開的碰撞。

下指令、測量、糾正——這個循環讓機械臂每一次都命中目標。

「伺服馬達」描述的是一種角色,而不是某一種固定的設計:它是任何被套進回饋環裡的馬達。真正做糾正的那套控制演算法——最常見的是 PID——屬於經典控制,在那裡詳述。

又稱
servo伺服马达伺服電機闭环电机閉環馬達