伺服机构

在控制工程中，伺服机构通常简称为伺服，是一种使用误差检测负反馈来纠正机构动作的自动装置。 在位移控制应用中，它通常包括一个内置编码器或其他位置反馈机制，以确保输出达到预期效果。

该术语仅适用于反馈或纠错信号有助于控制机械位置、速度、姿态或任何其他可测量变量的系统。 例如，汽车电动窗控制不是伺服机构，因为没有控制位置的自动反馈——操作员通过观察来实现。 相比之下，汽车的巡航控制使用闭环反馈，将其归类为伺服机构。

一种常见类型的伺服提供位置控制。 通常，伺服系统是电动的、液压的或气动的。 它们根据负反馈原理运行，其中将控制输入与机械系统的实际位置进行比较，由输出端的某种类型的传感器测量。 实际值和所需值之间的任何差异（误差信号）都会被放大（并转换）并用于驱动系统朝减少或消除误差所需的方向发展。 该程序是控制理论的一个广泛应用。 典型的伺服系统可以提供旋转（角度）或线性输出。

通过调速器进行速度控制是另一种伺服机构。 蒸汽机使用机械调速器； 另一个早期应用是控制水轮的速度。

其他示例是飞机中使用伺服系统驱动飞机控制面的电传操纵系统，以及出于相同目的使用 RC 伺服系统的无线电控制模型。 许多自动对焦相机还使用伺服机构来准确移动镜头。 硬盘驱动器具有亚微米定位精度的磁伺服系统。 在工业机器中，伺服系统在许多应用中用于执行复杂的运动。

伺服电机是一种特殊类型的电机，它与旋转编码器或电位器组合形成伺服机构。 该组件又可以形成另一个伺服机构的一部分。 电位器提供简单的模拟信号来指示位置，而编码器提供位置和速度反馈，通过使用 PID 控制器可以更精确地控制位置，从而更快地达到稳定位置（对于给定的电机功率） . 当温度变化时，电位器会发生漂移，而编码器则更稳定和准确。

伺服电机用于高端和低端应用。 高端是使用旋转编码器的精密工业组件。 低端是廉价的无线电控制伺服系统（RC 伺服系统），用于无线电控制模型，它使用自由运行的电机和带有嵌入式控制器的简单电位器位置传感器。 术语伺服电机通常指高端工业组件，而术语伺服最常用于描述采用电位计的廉价设备。 步进电机不被认为是伺服电机，尽管它们也被用于构建更大的伺服机构。 步进电机由于其结构而具有固有的角度定位，这通常以无反馈的开环方式使用。 它们通常用于中等精度的应用。

RC 伺服系统用于为各种机械系统提供驱动，例如汽车的转向、飞机的控制面或船的舵。 由于它们的经济性、可靠性和微处理器控制的简单性，它们通常用于小型机器人应用。 标准 RC 接收器（或微控制器）向伺服系统发送脉宽调制 (PWM) 信号。 伺服器内部的电子设备将脉冲宽度转换为位置。 当指令舵机旋转时，电机通电，直到电位器达到指令位置对应的值。

James Watt 的蒸汽机调速器通常被认为是xxx个动力反馈系统。 风车扇尾是自动控制的早期例子，但由于它没有放大器或增益，通常不被认为是伺服机构。