伺服系統(tǒng)，亦稱隨動(dòng)系統(tǒng)，是一種能夠跟蹤輸 入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、速度或力輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。大多數(shù)伺服系統(tǒng)具有檢測(cè)反饋回路，因而伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)。按照反饋控制理論，伺服系統(tǒng)需不斷檢測(cè)在各種擾動(dòng)作用下被控對(duì)象輸出量的變化，與指令值進(jìn)行比較，并用兩者的偏差值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以消除偏差，使被控對(duì)象輸出量始終跟蹤輸入的指令值。

伺服系統(tǒng)是根據(jù)輸入的指令值與輸出的物理量之間的偏差進(jìn)行動(dòng)作控制的。因此伺服系統(tǒng)的工作過(guò)程是一個(gè)偏差不斷產(chǎn)生，又不斷消除的動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程。

伺服控制的實(shí)例隨處可見(jiàn)，如工人操作機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，必須用眼睛始終觀察加工過(guò)程的進(jìn)行情況，通過(guò)大腦對(duì)來(lái)自眼睛的反饋信息進(jìn)行處理，決定下一步如何操作，然后通過(guò)手搖動(dòng)手輪，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)上的工件或刀具來(lái)執(zhí)行大腦的決策，消除加工過(guò)程中出現(xiàn)的偏差，最終加工出符合要求的工件。在這個(gè)例子中，檢測(cè)、反饋與控制等功能是通過(guò)人來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而在伺服系統(tǒng)中，這些功能都要通過(guò)傳感器、控制及信息處理裝置等來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。如數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，位置檢測(cè)傳感器、數(shù)控裝置和伺服電動(dòng)機(jī)分別取代了人的眼睛、大腦和手的功能。

許多機(jī)電一體化產(chǎn)品（如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等），需要對(duì)輸出量進(jìn)行跟蹤控制，因而伺服系統(tǒng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)重要組成部分，而且往往是實(shí)現(xiàn)某些產(chǎn)品目的功能的主體。伺服系統(tǒng)中離不開(kāi)機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的綜合運(yùn)用，其功能是通過(guò)機(jī)電結(jié)合才得以實(shí)現(xiàn)的，因此，伺服系統(tǒng)本身就是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。

機(jī)電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多，但從自動(dòng)控制理論的角度來(lái)分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。

1、比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)的環(huán)節(jié)，通常由專門的電路或計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、控制器

控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID控制電路，其主要任務(wù)是對(duì)比較元件輸出的偏差信號(hào)進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作。

3、執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號(hào)的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓、氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等。

4、被控對(duì)象

5、檢測(cè)環(huán)節(jié)

檢測(cè)環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。

1、穩(wěn)定性

伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性指在系統(tǒng)。上的擾動(dòng)信號(hào)消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，或者在輸入的指令信號(hào)作用下，能夠達(dá)到的新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。

穩(wěn)定性要求是一項(xiàng)最基本的要求，是保證伺服系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的最基本條件。伺服系統(tǒng)在其工作范圍內(nèi)應(yīng)該是穩(wěn)定的，其穩(wěn)定性主要取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成元件的參數(shù)，可采用自動(dòng)控制理論所提供的各種方法來(lái)加以控制。

2、精度

伺服系統(tǒng)的精度是指其輸出量復(fù)現(xiàn)輸入指令信號(hào)的精確程度。

系統(tǒng)中各個(gè)元件的誤差都會(huì)影響到系統(tǒng)的精度，如傳感器的靈敏度和精度、伺服放大器的零點(diǎn)漂移和死區(qū)誤差、機(jī)械裝置中的反向間隙和傳動(dòng)誤差、各元器件的非線性因素等。反映在伺服系統(tǒng)上就會(huì)表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)誤差、穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差，伺服系統(tǒng)應(yīng)在比較經(jīng)濟(jì)的條件下達(dá)到給定的精度

3、快速響應(yīng)性

快速響應(yīng)性是指系統(tǒng)輸出量快速跟隨輸入指令信號(hào)變化的能力，它主要取決于系統(tǒng)的阻尼比和固有頻率可以提高快速響應(yīng)性，但對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和最大超調(diào)量有不利影響，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)兩者進(jìn)行優(yōu)化，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)速度盡可能快。

4、靈敏度

系統(tǒng)各元件的參數(shù)變化等都會(huì)影響系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)對(duì)這些變化的靈敏度要小，即系統(tǒng)的性能應(yīng)不受參數(shù)變化的影響。具體措施為：對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格挑選各元件;對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)，對(duì)輸出通道中元件的挑選標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬，對(duì)反饋通道的各元件必須嚴(yán)格挑選，以改善系統(tǒng)的靈敏度。