1、行業(yè)概況

工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是指以物體的位移、速度、角度等控制量組成的，能夠跟蹤目標(biāo)任意變化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是基于變頻技術(shù)的延伸產(chǎn)品，其不僅可進(jìn)行速度、轉(zhuǎn)矩控制，還可實(shí)現(xiàn)精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)主要由伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、編碼器三部分組成。伺服驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)將從控制器接收到的信息分解為單個(gè)自由度系統(tǒng)可執(zhí)行的命令，再傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)）；伺服電機(jī)將收到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)關(guān)節(jié)角度、角速度和關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩的控制；編碼器作為伺服系統(tǒng)的反饋裝置，很大程度上決定伺服系統(tǒng)精度。

編碼器安裝在伺服電機(jī)上，與電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)將編碼信號(hào)送回控制器，控制器據(jù)以判斷伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、位置信息。伺服系統(tǒng)按照?qǐng)?zhí)行元件的不同可分為液壓伺服系統(tǒng)、電氣伺服系統(tǒng)以及氣動(dòng)伺服系統(tǒng)，目前應(yīng)用最為廣泛的是電氣伺服系統(tǒng)。電氣伺服系統(tǒng)又可進(jìn)一步分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。其中，直流伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)精確和快速的啟動(dòng)或停止功能，故多用于能通過(guò)微控制器或計(jì)算機(jī)控制的裝備上。交流伺服電機(jī)包含編碼器，與控制器一起提供閉環(huán)控制和反饋，其工作電壓更高、扭矩更大、精度更高，主要運(yùn)用于機(jī)器人、自動(dòng)化裝備等機(jī)械設(shè)備上。

（1）伺服驅(qū)動(dòng)器

伺服驅(qū)動(dòng)器是一種通過(guò)控制伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位的裝置，是伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)中信號(hào)轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大的中樞，通過(guò)將輸入信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行綜合并放大，根據(jù)綜合信號(hào)極性的不同，輸出相應(yīng)的信號(hào)以控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)；當(dāng)輸入信號(hào)與反饋信號(hào)相平衡時(shí)，伺服電機(jī)便停止轉(zhuǎn)動(dòng)，其末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)便穩(wěn)定于特定位置。

（2）伺服電機(jī)

伺服電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)中的執(zhí)行部件，其作用是將伺服驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移和角速度。伺服電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子上裝有勵(lì)磁繞組和控制繞組，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵或感應(yīng)線圈，轉(zhuǎn)子在由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服電機(jī)分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)兩大類，與普通電機(jī)不同，伺服電機(jī)通常與編碼器集成為一體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制和精準(zhǔn)控制。伺服電機(jī)的性能指標(biāo)在過(guò)載能力、調(diào)速范圍和響應(yīng)速度等方面相較普通電機(jī)具備明顯優(yōu)勢(shì)。

2、行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)

目前，工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)正朝著數(shù)字化、微型化、智能化及高性能化的方向發(fā)展，并主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）交流伺服控制技術(shù)

交流伺服控制技術(shù)將成為工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，并朝著高性能、全數(shù)字化、智能化和軟件化的方向發(fā)展，該類型的伺服系統(tǒng)包含速度環(huán)控制、位置環(huán)控制和電流環(huán)控制三大系統(tǒng)，并且可通過(guò)應(yīng)用軟件完成內(nèi)部通信，其將成為交流伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。

（2）智能功率集成電路

工業(yè)伺服系統(tǒng)中使用的電力電子設(shè)備將繼續(xù)向高頻發(fā)展，智能功率集成電路將進(jìn)一步得到廣泛應(yīng)用，由于集成電路具備面積小、可靠性高、容易集成和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可以把傳統(tǒng)的控制器等難以精確控制的模塊使用集成電路的方式實(shí)現(xiàn)，采用數(shù)字與模擬相結(jié)合的方法進(jìn)一步提高其精度及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3、面臨的機(jī)遇

（1）智能制造持續(xù)拉動(dòng)市場(chǎng)需求增長(zhǎng)

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、智能駕駛等新興技術(shù)領(lǐng)域已逐漸開始商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，其將有效推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的智能制造進(jìn)程，促進(jìn)中國(guó)制造業(yè)向著智能化、柔性化、提高生產(chǎn)銷量、降低運(yùn)營(yíng)成本的方向發(fā)展，進(jìn)而拉動(dòng)了工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)自動(dòng)化產(chǎn)品市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)。

（2）國(guó)產(chǎn)水平不斷提升促進(jìn)進(jìn)口替代

隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備廠商技術(shù)水平不斷提升，我國(guó)工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化率不斷提升。2010 年起，本土企業(yè)陸續(xù)登陸資本市場(chǎng)，綜合實(shí)力大大增強(qiáng)，行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。相較于外資品牌，本土品牌更貼近國(guó)內(nèi)客戶的實(shí)際需求，服務(wù)響應(yīng)更加及時(shí)，市場(chǎng)占有率不斷提升。

（3）下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展更新

工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，例如建材、造紙、機(jī)床、電梯、化工、冶金、煤炭、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、食品飲料機(jī)械等多個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域，以及電子制造設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。此外，工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)領(lǐng)域的自動(dòng)化產(chǎn)品也在城市軌道交通、電動(dòng)汽車、新能源發(fā)電等新興領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其不僅有效滿足新興產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張產(chǎn)生的市場(chǎng)增量需求，也隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與更新持續(xù)對(duì)接市場(chǎng)存量需求。

編輯：黃飛