火炮控制和指揮儀中,后來逐漸推廣到很多領域,特別是自動車床、天線位置控制、導彈和飛船的制導等。
采用伺服系統主要是為了達到下面幾個目的:①以小功率指令信號去控制大功率負載。火炮控制和船舵控制就是典型的例子。②在沒有機械連接的情況下,由輸入軸控制位于遠處的輸出軸,實現遠距同步傳動。③使輸出機械位移精確地跟蹤電信號,如記錄和指示儀表等。衡量伺服系統性能的主要指標有頻帶寬度和精度。頻帶寬度簡稱帶寬,由系統頻率響應特性來規定,反映伺服系統的跟蹤的快速性。帶寬越大,快速性越好。伺服系統的帶寬主要受控制對象和執行機構的慣性的限制。慣性越大,帶寬越窄。一般伺服系統的帶寬小于15赫,大型設備伺服系統的帶寬則在1~2赫以下。
自20世紀70年代以來,由于發展了力矩電機及高靈敏度測速機,使伺服系統實現了直接驅動,革除或減小了齒隙和彈性變形等非線性因素,使帶寬達到50赫,并成功應用在遠程導彈、人造衛星、精密指揮儀等場所。伺服系統的精度主要決定于所用的測量元件的精度。因此,在伺服系統中必須采用高精度的測量元件,如精密電位器、自整角機、旋轉變壓器、光電編碼器、光柵、磁柵和球柵等。
此外,也可采取附加措施來提高系統的精度,例如將測量元件(如自整角機)的測量軸通過減速器與轉軸相連,使轉軸的轉角得到放大,來提高相對測量精度。采用這種方案的伺服系統稱為精測粗測系統或雙通道系統。
通過減速器與轉軸嚙合的測角線路稱精讀數通道,直接取自轉軸的測角線路稱粗讀數通道。伺服系統按所用驅動元件的類型可分為機電伺服系統、液壓伺服系統和氣動伺服系統。 最基本的伺服系統包括伺服執行元件(電機、液壓缸等)、反饋元件和伺服驅動器,但是要讓這個系統運轉起來還需要一個上位機構,PLC,專門的運動控制卡,工控機+PCI卡,