伺服驱动技术的发展现状及发展趋势有哪些？

在核心技术方面，主要针对控制器的参数自定义技术的开发。参数自定义性能是衡量高端伺服系统水平的显著标志之一。我们认为将这两种方法结合起来是更好的自定义技术发展趋势。更重要的是，它只是实现了驱动一体化，而控制器仍然需要上位机或运动控制卡来发出指令。

近一两年来，AD5259BRMZ10伺服驱动技术的发展日新月异，整体应用水平显著提高。哈尔滨工业大学教授杨明总结了目前国内伺服驱动技术的发展现状，并结合哈尔滨工业大学在伺服领域的研究成果，分析了未来伺服驱动技术的重要发展趋势。就目前伺服驱动技术的发展现状而言，从基本性能指标来看，以1马力（750W）通用伺服系统为例，市场主流产品的最高转速可达6000rpm（额定转速2倍），最大转矩为3.5倍额定转矩，码盘分辨率：24Bit，定位精度可达1.2纳米（导程20mm滚珠丝杠），响应速度为速度环3.1kHz。

在核心技术方面，主要针对控制器的参数自定义技术的开发。参数自定义性能是衡量高端伺服系统水平的显著标志之一。从技术角度来看，实现参数自定义性能主要有两种方法。一种方法是基于模型法，即参数可以根据电机本体的模型和复杂的模型精确匹配；另一种是在线固定伺服系统的参数；当然，也有将这两种方法结合起来的方法。我们认为将这两种方法结合起来是更好的自定义技术发展趋势。目前，哈尔滨工业大学也在探索这个方向。

总的来说，伺服驱动系统的发展趋势是体积减小，质量下降，最大扭矩和转速提高；提高响应能力，缩短调整时间；提高整体性能，使调整趋于简单方便；提高可扩展性，增加指令形式，扩大匹配的电机类型。

机械谐振抑制技术和多轴驱动一体化技术的发展也值得关注。目前，一些主流品牌或高端伺服系统已经具备了这种谐振抑制功能，可以提供四到五个不同谐振范围的机械共振抑制波段。在多轴驱动一体化技术的发展中，这种结构大大降低了系统的体积，并通过共DC母线有效降低了电容量，提高了整体效率，这是目前许多企业开发的重点。目前市场上很多驱动一体化产品主要分为两类，一类是模块化扩展型，另一类就是2、4、8轴一体式专机型。但与此同时，有些产品只是“简单”地将多个单轴驱动器放入一个控制器中。内部控制结构几乎没有变化，没有真正实现多轴驱动融合。更重要的是，它只是实现了驱动一体化，而控制器仍然需要上位机或运动控制卡来发出指令。

未来伺服驱动技术的发展趋势

由于材料的变化，伺服驱动技术将产生颠覆性的创新，特别是受主控芯片和功率器件这两种半导体技术的发展影响。总的来说，伺服驱动技术的未来发展趋势包括以下四个方面。

第一个方向是在主控芯片的发展中，市场主流的控制器多采用的是双核结构（FPGA+ARM）。目前，双核一体化控制器已在安川SigmaVII系列中使用，集成了这两个控制芯片，使其更加保密，布线更加简单。随着芯片技术的发展，市场上将会出现类似智能手机的多核驱动控制集成控制器，不仅可以保持FPGA+ARM的运算优势；同时，利用内部总线，避免了复杂的外部接线，通信速度超高；有利于提高多轴运动轨迹控制精度和提高振动抑制能力。

随着多核芯片能力的提高，在底层嵌入式系统中集成伺服驱动和运动控制，可以大大降低系统集成的复杂性、成本和体积；而且由于克服了总线通信的延迟，运动控制的整体性能也会大大提高。以工业机器人使用的电机和伺服性能优化为例，我们目前提出的技术解决方案之一就是真正实现驱动和控制的融合，即从传统的示教盒加上一台上位机(单核芯片和多控制器分布式结构)过渡到一个示教盒加多轴驱动和控制一体机(多核芯片和多核芯片)。

第二个方向是基于宽禁带设备的高频电机驱动系统的开发。基于碳化硅（SiC）根据设备的市场调查和预测，自2015年以来，SiC设备的应用市场年增长率已经达到39%，尤其是在AC电机驱动系统的应用中，SiC设备的使用量从2016年开始快速增长，在电动汽车和光伏驱动领域得到了广泛的应用。

宽带半导体器件的应用使电力电子系统的性能得到全面提高，具有效率高、温度高、频率高、动态性能优异、体积小、成本低、功率密度高、稳定性高、可靠性高等特点。当开关频率达到40kHz时，驱动器所需电容体积为10kHz开关频率时的25%。此外，基于宽禁带器件的高频化电机驱动系统的输出功率900W，效率可达到99%。从高速电机的角度来看，可增加逆变器的开关频率，改善控制效果；还可增加离散化频率，减小离散化误差。当然，高频化也会带来dv/dt和di/dt的问题，一般有几种解决方案，即增大门级电阻、RC滤波、LC滤波及其他滤波。

第三个方向是提高伺服系统产品的可靠性和一致性的关键技术。首先要判断影响电机的机理和因素，进行高低温循环、步进振动应力和连续起停试验，充分激发伺服系统的潜在故障；并使用故障树进行分析（FTA）以及对故障模式影响和危害程度的分析（FMECA），确定伺服系统的关键部件。此后，对伺服系统的寿命预测和可靠性增长进行了研究，从理论角度提高了可靠性增长。最后，我们将搭建伺服电机和驱动器的核心功能测试平台，以及伺服电机和驱动器加速等效可靠性测试平台。

第四个方向是智能伺服驱动系统的研究，包括:传动链模式识别、参数免调试技术、电机本体/驱动/传动链在线监控运行状态、安全运行能力等。

有哪些发展趋势伺服高频参数控制

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