本節(jié)將主要講述伺服系統(tǒng)特性及各種比較方法。伺服系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)類似，也要求系統(tǒng)有相應(yīng)的精度、穩(wěn)定性以及快速性。

  圖3-17給出了伺服系統(tǒng)特性組成圖。伺服系統(tǒng)的主要特性包括四個(gè)部分系統(tǒng)精度、動(dòng)快速性、穩(wěn)定性以及控制多樣性。其中，快速性指系統(tǒng)的響應(yīng)特性、調(diào)速范圍及工作頻率，控制多樣性是指伺服系統(tǒng)可以采用多種反饋原理及各種比較方法。

  (圖3-17 伺服系統(tǒng)特性方塊圖)

  伺服系統(tǒng)精度

  伺服系統(tǒng)精度指伺服系統(tǒng)輸出量偏離輸入量的精確程度。伺服系統(tǒng)精度以動(dòng)態(tài)誤差、穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差三種形式表示。伺服系統(tǒng)允許的偏差一般都在0.01～0.001mm，高精度伺服系統(tǒng)的偏差可達(dá)到±0.0001～±0.00005mm。伺服系統(tǒng)對(duì)分辨率也有一定的要求，系統(tǒng)分辨率取決于系統(tǒng)穩(wěn)定工作性質(zhì)和所使用的位置檢測元件。目前的閉環(huán)伺服系統(tǒng)都能達(dá)到1μm 的分辨率，同時(shí)數(shù)控測量裝置的分辨率可達(dá)0.1μm。伺服系統(tǒng)擁有的精確檢測裝置可以保證信號(hào)不失真。

  由于被控對(duì)象各不相同，伺服系統(tǒng)精度分類也就不同。比如在機(jī)床定位控制中，伺服系統(tǒng)精度主要是定位精度在導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)中，伺服系統(tǒng)精度主要是跟蹤精度液位控制系統(tǒng)中的液位精度溫度控制系統(tǒng)中的溫度精度等。

  伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性

  伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當(dāng)作用在系統(tǒng)上的干擾消失以后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來穩(wěn)定狀態(tài)的能力或者當(dāng)給系統(tǒng)一個(gè)新的輸入指令后，系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。伺服系統(tǒng)在承受額定力矩的變化時(shí)，靜態(tài)速降應(yīng)小于5%，動(dòng)態(tài)速降應(yīng)小于10%。

  如圖3-18所示，伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性研究是從畫控制系統(tǒng)框圖開始的，畫控制系統(tǒng)框圖的目的是分清系統(tǒng)所包含的環(huán)節(jié)，并得出各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)然后對(duì)伺服系統(tǒng)做穩(wěn)定性詳細(xì)分析，主要包括對(duì)系統(tǒng)框圖進(jìn)行分解、做相應(yīng)的信號(hào)流圖、求傳遞函數(shù)、根據(jù)穩(wěn)定判據(jù)來判斷其穩(wěn)定性接著是對(duì)該伺服系統(tǒng)進(jìn)行仿真，一般可應(yīng)用 MATLAB 軟件仿真綜合上述的分析結(jié)果進(jìn)一步得出伺服系統(tǒng)穩(wěn)定與否。

  響應(yīng)及寬調(diào)速特性

  響應(yīng)特性指輸出量跟隨輸入指令變化的反應(yīng)速度，它決定了系統(tǒng)的工作效率。響應(yīng)速度與許多因素有關(guān)，如計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的阻尼和質(zhì)量等。快速響應(yīng)性是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)志之一，要求伺服系統(tǒng)過渡過程時(shí)間短，恢復(fù)穩(wěn)定的時(shí)間短，且無振蕩。

  如圖3-19所示，伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)與閉環(huán)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)類似，分為跟蹤性能指標(biāo)與抗擾動(dòng)性能指標(biāo)。其中跟蹤性能指標(biāo)分為上升時(shí)間、超調(diào)量與峰值時(shí)間以及調(diào)節(jié)時(shí)間三類抗擾性能指標(biāo)可以從動(dòng)態(tài)降落以及恢復(fù)時(shí)間兩個(gè)方面來分析。這些性能指標(biāo)均反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化時(shí)間、速度及穩(wěn)態(tài)值范圍，是分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的必要組成部分。

  (3-18 伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性分析流程)

  (圖3-19 伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分類圖)