サーボシステムの原理と分類を解説

サーボシステムは、主にサーボコントローラ、駆動回路、サーボモータ、および対応するフィードバック検出器から構成される。

1.サーボシステムの原理

サーボ制御システムによって手動制御信号が受信されると、アクチュエータは制御信号の指示に従って一連の動作と動作を実行する。それ以上の信号がない場合、制御された伝達装置は制御信号が到着するまで動作を停止する。

2.サーボシステムの分類

(1) ターゲットの違いによる

動作対象の違いから、位置サーボシステムと速度サーボシステムに分けられる。

1) ポジションサーボシステム

目標指令位置を正確に追従して位置決めできるサーボシステムを指す。位置サーボシステムは、フィードバックの有無により、オープンループ制御とクローズドループ制御に分けられる。

オープンループ位置サーボシステムは、構造が簡単で低コストという利点があるが、位置と速度のフィードバック機能がない。その位置制御精度は、ステッピングモーターのステップ角と伝達機構の精度に依存する。

クローズドループ制御は、フルクローズドループ制御とセミクローズドループ制御に分けられる。フルクローズドループ制御では、検出器が作業台上の制御対象物の変位を直接検出し、この変位をコントローラにフィードバックしてフルクローズドループ制御を行います。

コントローラが制御対象物の実際の変位に応じて制御できるため、フル・クローズド・ループ制御は位置決め精度が高く、モータから機械伝達機構、制御対象物までの全過程で誤差を排除できる。

しかし、閉ループ制御の構造は比較的複雑で、コストが高く、実装が難しい。

(2) 速度サーボシステム

一般的に駆動される機械の負荷トルクは、電源の電圧や周波数と同様に変動することが多い。その結果、被駆動体の動作速度は一般的に変動します。

したがって、速度サーボシステムの主な仕事は、被駆動機械（または負荷）の安定した動作を、必要な正確な速度（単一速度だけではない）で維持することである。

(2) 実行モーターの違いによる

作動モーターの種類によって、システムは直流（DC）サーボシステムと交流（AC）サーボシステムに分けられる。

1) DCサーボシステム

直流サーボシステムとは、サーボモータが直流モータを使用するサーボシステムのことである。

2) ACサーボシステム

AC サーボシステムは、主に AC サーボシステムで構成されています。 サーボドライバ (またはコントローラー）とACサーボモーターの組み合わせ。ドライバを核として、ACサーボモータの動作を制御する。

トルク、速度、または位置のクローズドループ制御により、卓越した動的および静的システム性能を実現します。

産業用ロボットは、本体、サーボ、減速機、コントローラの4つの主要部品で構成されている。このうち、産業用ロボットの電動サーボシステムの一般的な構造は、電流ループ、速度ループ、位置ループの3つの閉ループ制御で構成されている。

通常、ACサーボドライバの場合、位置制御、速度制御、トルク制御などのさまざまな機能は、内部の機能パラメータを手動で設定することで実現できる。

サーボ機構はサーボシステムとも呼ばれ、特定のプロセスに正確に追従または再現するように設計されたフィードバック制御システムである。このサーボシステムは、物体の位置、向き、状態などの制御された出力が、入力目標（または設定値）のいかなる変化にも自動的に適応することを可能にします。

サーボシステムは、可変周波数技術に基づいて開発された製品である。機械的な位置や角度を制御対象とする自動制御システムである。速度やトルクを制御するだけでなく、正確・迅速・安定した位置制御を行うことができます。

広い意味では、サーボ・システムは、あるプロセスを正確に追跡または再現する制御システムであり、追従システムとも呼ばれる。

狭義には、サーボシステムは位置追従システムとも呼ばれ、空間内の機械的負荷の直線変位または角度変位を制御する。位置設定値（入力）が任意に変化する場合、システムの主な仕事は、設定値の変化を迅速かつ正確に再現することである。