解读工业伺服驱动及控制系统行业发展态势

2024-03-09 02:32:06 | 人围观 | 评论:

1、行业概况
工业伺服驱动及控制系统是指以物体的位移、速度、角度等控制量组成的，能够跟踪目标任意变化的自动化控制系统，是基于变频技术的延伸产品，其不仅可进行速度、转矩控制，还可实现精确、快速、稳定的位置控制。工业伺服驱动及控制系统主要由伺服驱动器、伺服电机、编码器三部分组成。伺服驱动器负责将从控制器接收到的信息分解为单个自由度系统可执行的命令，再传递给执行机构（伺服电机）；伺服电机将收到的电流信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，实现每一个关节角度、角速度和关节转矩的控制；编码器作为伺服系统的反馈装置，很大程度上决定伺服系统精度。
编码器安装在伺服电机上，与电机同步旋转，转动的同时将编码信号送回控制器，控制器据以判断伺服电机的转向、转速、位置信息。伺服系统按照执行元件的不同可分为液压伺服系统、电气伺服系统以及气动伺服系统，目前应用最为广泛的是电气伺服系统。电气伺服系统又可进一步分为直流伺服系统和交流伺服系统。其中，直流伺服电机可实现精确和快速的启动或停止功能，故多用于能通过微控制器或计算机控制的装备上。交流伺服电机包含编码器，与控制器一起提供闭环控制和反馈，其工作电压更高、扭矩更大、精度更高，主要运用于机器人、自动化装备等机械设备上。

（1）伺服驱动器
伺服驱动器是一种通过控制伺服电机实现高精度的传动系统定位的装置，是伺服驱动及控制系统中信号转换和信号放大的中枢，通过将输入信号和反馈信号进行综合并放大，根据综合信号极性的不同，输出相应的信号以控制伺服电机的正转或者反转；当输入信号与反馈信号相平衡时，伺服电机便停止转动，其末端执行机构便稳定于特定位置。
（2）伺服电机
伺服电机作为伺服驱动及控制系统中的执行部件，其作用是将伺服驱动器的信号转化为电机转动的角位移和角速度。伺服电机主要由定子和转子构成，定子上装有励磁绕组和控制绕组，其内部的转子是永磁铁或感应线圈，转子在由励磁绕组产生的旋转磁场的作用下转动。伺服电机分为直流伺服电机和交流伺服电机两大类，与普通电机不同，伺服电机通常与编码器集成为一体，进而实现闭环控制和精准控制。伺服电机的性能指标在过载能力、调速范围和响应速度等方面相较普通电机具备明显优势。
2、行业发展态势
目前，工业伺服驱动及控制系统正朝着数字化、微型化、智能化及高性能化的方向发展，并主要表现在以下方面：
（1）交流伺服控制技术
交流伺服控制技术将成为工业伺服驱动及控制系统的主要发展方向，并朝着高性能、全数字化、智能化和软件化的方向发展，该类型的伺服系统包含速度环控制、位置环控制和电流环控制三大系统，并且可通过应用软件完成内部通信，其将成为交流伺服系统发展的主流方向。
（2）智能功率集成电路
工业伺服系统中使用的电力电子设备将继续向高频发展，智能功率集成电路将进一步得到广泛应用，由于集成电路具备面积小、可靠性高、容易集成和使用寿命长等优点，可以把传统的控制器等难以精确控制的模块使用集成电路的方式实现，采用数字与模拟相结合的方法进一步提高其精度及整个系统的稳定性。
3、面临的机遇
（1）智能制造持续拉动市场需求增长
近年来，物联网、5G、云计算、大数据、人工智能、智能驾驶等新兴技术领域已逐渐开始商业化、产业化进程，其将有效推动工业生产的智能制造进程，促进中国制造业向着智能化、柔性化、提高生产销量、降低运营成本的方向发展，进而拉动了工业伺服驱动及控制系统领域内自动化产品市场需求的持续增长。
（2）国产水平不断提升促进进口替代
随着国内自动化设备厂商技术水平不断提升，我国工业伺服驱动及控制系统领域的国产化率不断提升。2010 年起，本土企业陆续登陆资本市场，综合实力大大增强，行业进入快速发展时期。相较于外资品牌，本土品牌更贴近国内客户的实际需求，服务响应更加及时，市场占有率不断提升。
（3）下游应用领域不断扩展更新
工业伺服驱动及控制系统广泛应用于国民经济的各个领域，例如建材、造纸、机床、电梯、化工、冶金、煤炭、纺织机械、塑料机械、印刷机械、包装机械、食品饮料机械等多个传统领域，以及电子制造设备、工业机器人等新兴产业领域。此外，工业伺服驱动及控制系统领域的自动化产品也在城市轨道交通、电动汽车、新能源发电等新兴领域得到广泛应用，其不仅有效满足新兴产业扩张产生的市场增量需求，也随着传统产业的发展与更新持续对接市场存量需求。
编辑：黄飞

相关内容推荐：

• 2024-03-09解读工业伺服驱动及控制系统行业发展态势