执行器与驱动
伺服电机
伺服电机是一种知道自己在哪儿、并会自我纠正以到达你要它去的位置的电机。普通电机只被告知「以这个速度转」,然后听天由命;伺服电机则被告知「转到这个确切的角度」或「稳在这个确切的速度」,它会不停地检查并调整,直到对为止。它是把电机、内置传感器和控制器封装在一起,让它们以不断循环的方式协同——下指令、测量、纠正——以达成并保持目标。
这个循环是它的核心,工程师称之为闭环控制。一个位置传感器(编码器)报告轴实际转到了哪里;控制器把它与被要求到达的位置作比较;两者之差,也就是误差,被用来把电机驱动得更猛或放松一些,直到误差缩到零。如果有什么把负载推离了目标,伺服电机会立刻反推回去,把它复位到被指定的位置。正是这种自我纠正的本事,是普通电机所没有的,也是伺服电机在精确、可重复运动上值得信赖的原因。
伺服电机日常有两种类型。小小的航模舵机——装在模型飞机机翼里或入门机械臂上的那种——是一个带齿轮的小电机,会摆到被指定的角度并稳住。工业伺服电机则是一台强劲而精密的机器,通常是带高分辨率编码器的无刷电机,驱动工厂机器人、数控机床和机器人关节到达精确的位置、速度或力。无论哪一种,那个定义性的核心都一样:反馈把一个只会傻转的电机,变成一个能命中目标、又绝不肯飘离目标的电机。
一只机械臂要把芯片放到电路板上,精度要在一根头发丝的宽度以内。每个关节处的一个伺服电机读取自己的编码器,发现差了零点几度,便微调自己,直到末端正好落在目标上——然后顶住任何想把它推开的碰撞。
下指令、测量、纠正——这个循环让机械臂每一次都命中目标。
「伺服电机」描述的是一种角色,而不是某一种固定的设计:它是任何被套进反馈环里的电机。真正做纠正的那套控制算法——最常见的是 PID——属于经典控制,在那里详述。
又称
另见