運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)分析

運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)分析

隨著全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進(jìn)，新一代信息通信、生物、新材料、新能源等技術(shù)不斷突破，并與先進(jìn)制造技術(shù)加速融合，為制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展提供了歷史機(jī)遇。同時(shí)，世界處于百年未有之大變局，國(guó)際環(huán)境日趨復(fù)雜，全球科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈，大國(guó)戰(zhàn)略博弈進(jìn)一步聚焦制造業(yè)，美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略、德國(guó)國(guó)家工業(yè)戰(zhàn)略2030、日本社會(huì)5．0等以重振制造業(yè)為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，均以智能制造為主要抓手，力圖搶占全球制造業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。加強(qiáng)與相關(guān)國(guó)家、地區(qū)及國(guó)際組織的交流，開(kāi)展智能制造技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、人才等合作。鼓勵(lì)跨國(guó)公司、國(guó)外科研機(jī)構(gòu)等在華建設(shè)智能制造研發(fā)中心、示范工廠、培訓(xùn)中心等。加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，推動(dòng)建立數(shù)據(jù)資源產(chǎn)權(quán)、交易流通、跨境傳輸和安全保護(hù)等基礎(chǔ)制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。依托共建一帶一路倡議、金磚國(guó)家合作機(jī)制、區(qū)域全面經(jīng)濟(jì)伙伴關(guān)系協(xié)定（RCEP）等，鼓勵(lì)智能制造裝備、軟件、標(biāo)準(zhǔn)和解決方案走出去。運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要用于完成運(yùn)動(dòng)執(zhí)行功能。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)接收運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)來(lái)的運(yùn)動(dòng)指令，將弱電指令信號(hào)放大到電機(jī)運(yùn)行所需要的高壓/大電流，控制驅(qū)動(dòng)元件使其按照指令要求運(yùn)動(dòng)，因此，需要滿足運(yùn)動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)響應(yīng)等性能指標(biāo)。由于電子加工需要較高精度和響應(yīng)特性，所以主要的加工軸一般采用交流伺服驅(qū)動(dòng)器和交流電機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制轉(zhuǎn)換、電力電子驅(qū)動(dòng)放大、位置調(diào)節(jié)、速度調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、位置檢測(cè)等。每個(gè)交流伺服驅(qū)動(dòng)器一般有三個(gè)閉環(huán)，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。電流環(huán)為伺服電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩，一般情況下與電機(jī)匹配，不需要外部控制。速度環(huán)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，常采用比例積分調(diào)節(jié)器，比例積分參數(shù)取決于負(fù)載大小和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)剛度、間隙等特性。位置環(huán)控制各電機(jī)按指令位置精確定位，部分簡(jiǎn)單的位置環(huán)只采用了比例控制。為保證良好的快速性、穩(wěn)定性，伺服系統(tǒng)要求具有高增益，但這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以往往在PID控制基礎(chǔ)上，增加前饋控制，因此需要伺服系統(tǒng)具有PID參數(shù)的自整定功能。此外，伺服驅(qū)動(dòng)內(nèi)已廣泛采用信號(hào)濾波技術(shù)，解決電信號(hào)的各種干擾。強(qiáng)化統(tǒng)籌協(xié)調(diào)加強(qiáng)部門協(xié)同，統(tǒng)籌實(shí)施智能制造工程，深入開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)、裝備創(chuàng)新、示范應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化、人才培養(yǎng)等。加強(qiáng)央地協(xié)作，鼓勵(lì)地方出臺(tái)配套政策和法律法規(guī)，引導(dǎo)各類社會(huì)資源聚集，形成系統(tǒng)推進(jìn)工作格局。充分發(fā)揮智能制造專家咨詢委員會(huì)及相關(guān)高校、科研機(jī)構(gòu)、專業(yè)智庫(kù)作用，開(kāi)展智能制造前瞻性、戰(zhàn)略性重大問(wèn)題研究。鼓勵(lì)企業(yè)結(jié)合自身實(shí)際加快實(shí)施智能制造，持續(xù)做好安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)工作。加強(qiáng)自主供給，壯大產(chǎn)業(yè)體系新優(yōu)勢(shì)依托強(qiáng)大國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，加快發(fā)展裝備、軟件和系統(tǒng)解決方案，培育發(fā)展智能制造新興產(chǎn)業(yè)，加速提升供給體系適配性，引領(lǐng)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)體系優(yōu)化升級(jí)。（一）大力發(fā)展智能制造裝備針對(duì)感知、控制、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)的短板弱項(xiàng)，加強(qiáng)用產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新，突破一批基礎(chǔ)零部件和裝置。推動(dòng)先進(jìn)工藝、信息技術(shù)與制造裝備深度融合，通過(guò)智能車間/工廠建設(shè)，帶動(dòng)通用、專用智能制造裝備加速研制和迭代升級(jí)。推動(dòng)數(shù)字孿生、人工智能等新技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，研制一批國(guó)際先進(jìn)的新型智能制造裝備。（二）聚力研發(fā)工業(yè)軟件產(chǎn)品推動(dòng)裝備制造商、高校、科研院所、用戶企業(yè)、軟件企業(yè)強(qiáng)化協(xié)同，聯(lián)合開(kāi)發(fā)面向產(chǎn)品全生命周期和制造全過(guò)程的核心軟件，研發(fā)嵌入式工業(yè)軟件及集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，研制面向細(xì)分行業(yè)的集成化工業(yè)軟件平臺(tái)。推動(dòng)工業(yè)知識(shí)軟件化和架構(gòu)開(kāi)源化，加快推進(jìn)工業(yè)軟件云化部署。依托重大項(xiàng)目和骨干企業(yè)，開(kāi)展安全可控工業(yè)軟件應(yīng)用示范。（三）著力打造系統(tǒng)解決方案鼓勵(lì)智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商與用戶加強(qiáng)供需互動(dòng)、聯(lián)合創(chuàng)新，推進(jìn)工藝、裝備、軟件、網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)集成和深度融合，開(kāi)發(fā)面向典型場(chǎng)景和細(xì)分行業(yè)的解決方案。聚焦中小微企業(yè)特點(diǎn)和需求，開(kāi)發(fā)輕量化、易維護(hù)、低成本的解決方案。加快系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商培育，推動(dòng)規(guī)范發(fā)展，引導(dǎo)提供專業(yè)化、高水平、一站式的集成服務(wù)。提升公共服務(wù)能力鼓勵(lì)行業(yè)組織、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、高校、科研院所、龍頭企業(yè)等建設(shè)智能制造公共服務(wù)平臺(tái)，支持標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)和現(xiàn)有服務(wù)機(jī)構(gòu)提升檢驗(yàn)檢測(cè)、咨詢?cè)\斷、計(jì)量測(cè)試、安全評(píng)估、培訓(xùn)推廣等服務(wù)能力。制定智能制造公共服務(wù)平臺(tái)規(guī)范，構(gòu)建優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)同發(fā)展的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。建立長(zhǎng)效評(píng)價(jià)機(jī)制，鼓勵(lì)第三方機(jī)構(gòu)開(kāi)展智能制造能力成熟度評(píng)估，研究發(fā)布行業(yè)和區(qū)域智能制造發(fā)展指數(shù)?，F(xiàn)狀與形勢(shì)近十年來(lái)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新、行業(yè)企業(yè)示范應(yīng)用、央地聯(lián)合統(tǒng)籌推進(jìn)，我國(guó)智能制造發(fā)展取得長(zhǎng)足進(jìn)步。供給能力不斷提升，智能制造裝備市場(chǎng)滿足率超過(guò)50%，主營(yíng)業(yè)務(wù)收入超10億元的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商達(dá)40余家。支撐體系逐步完善，構(gòu)建了國(guó)際先行的標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)285項(xiàng)，牽頭制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)28項(xiàng)；培育具有行業(yè)和區(qū)域影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)近80個(gè)。推廣應(yīng)用成效明顯，試點(diǎn)示范項(xiàng)目生產(chǎn)效率平均提高45%、產(chǎn)品研制周期平均縮短35%、產(chǎn)品不良品率平均降低35%，涌現(xiàn)出離散型智能制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)等新模式新業(yè)態(tài)。但與高質(zhì)量發(fā)展的要求相比，智能制造發(fā)展仍存在供給適配性不高、創(chuàng)新能力不強(qiáng)、應(yīng)用深度廣度不夠、專業(yè)人才缺乏等問(wèn)題。隨著全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進(jìn)，新一代信息通信、生物、新材料、新能源等技術(shù)不斷突破，并與先進(jìn)制造技術(shù)加速融合，為制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展提供了歷史機(jī)遇。同時(shí)，世界處于百年未有之大變局，國(guó)際環(huán)境日趨復(fù)雜，全球科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈，大國(guó)戰(zhàn)略博弈進(jìn)一步聚焦制造業(yè)，美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略、德國(guó)國(guó)家工業(yè)戰(zhàn)略2030、日本社會(huì)5．0等以重振制造業(yè)為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，均以智能制造為主要抓手，力圖搶占全球制造業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。當(dāng)前，我國(guó)已轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，正處于轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長(zhǎng)動(dòng)力的攻關(guān)期，但制造業(yè)供給與市場(chǎng)需求適配性不高、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定面臨挑戰(zhàn)、資源環(huán)境要素約束趨緊等問(wèn)題凸顯。站在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國(guó)加快高質(zhì)量發(fā)展的歷史性交匯點(diǎn)，要堅(jiān)定不移地以智能制造為主攻方向，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革和優(yōu)化升級(jí)，推動(dòng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和企業(yè)形態(tài)根本性轉(zhuǎn)變，以鼎新帶動(dòng)革故，提高質(zhì)量、效率效益，減少資源能源消耗，暢通產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，助力碳達(dá)峰碳中和，促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端。推進(jìn)新型創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)建設(shè)圍繞關(guān)鍵工藝、工業(yè)母機(jī)、數(shù)字孿生、工業(yè)智能等重點(diǎn)領(lǐng)域，支持行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合高校、科研院所和上下游企業(yè)建設(shè)一批制造業(yè)創(chuàng)新載體。鼓勵(lì)研發(fā)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制，加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享和平臺(tái)共建，開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)組織建設(shè)，加快創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。建設(shè)一批試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)，加速智能制造裝備和系統(tǒng)推廣應(yīng)用。深化開(kāi)放合作加強(qiáng)與相關(guān)國(guó)家、地區(qū)及國(guó)際組織的交流，開(kāi)展智能制造技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、人才等合作。鼓勵(lì)跨國(guó)公司、國(guó)外科研機(jī)構(gòu)等在華建設(shè)智能制造研發(fā)中心、示范工廠、培訓(xùn)中心等。加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，推動(dòng)建立數(shù)據(jù)資源產(chǎn)權(quán)、交易流通、跨境傳輸和安全保護(hù)等基礎(chǔ)制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。依托共建一帶一路倡議、金磚國(guó)家合作機(jī)制、區(qū)域全面經(jīng)濟(jì)伙伴關(guān)系協(xié)定（RCEP）等，鼓勵(lì)智能制造裝備、軟件、標(biāo)準(zhǔn)和解決方案走出去。發(fā)展路徑和目標(biāo)十四五及未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期，推進(jìn)智能制造，要立足制造本質(zhì)，緊扣智能特征，以工藝、裝備為核心，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托制造單元、車間、工廠、供應(yīng)鏈等載體，構(gòu)建虛實(shí)融合、知識(shí)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、安全高效、綠色低碳的智能制造系統(tǒng)，推動(dòng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化變革。到2025年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)大部分實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點(diǎn)行業(yè)骨干企業(yè)初步應(yīng)用智能化；到2035年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點(diǎn)行業(yè)骨干企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)智能化。深化推廣應(yīng)用，開(kāi)拓轉(zhuǎn)型升級(jí)新路徑聚焦企業(yè)、行業(yè)、區(qū)域轉(zhuǎn)型升級(jí)需要，圍繞車間、工廠、供應(yīng)鏈構(gòu)建智能制造系統(tǒng)，開(kāi)展多場(chǎng)景、全鏈條、多層次應(yīng)用示范，培育推廣智能制造新模式。（一）建設(shè)智能制造示范工廠加快新一代信息技術(shù)與制造全過(guò)程、全要素深度融合，推進(jìn)制造技術(shù)突破和工藝創(chuàng)新，推行精益管理和業(yè)務(wù)流程再造，實(shí)現(xiàn)泛在感知、數(shù)據(jù)貫通、集成互聯(lián)、人機(jī)協(xié)作和分析優(yōu)化，建設(shè)智能場(chǎng)景、智能車間和智能工廠。引導(dǎo)龍頭企業(yè)建設(shè)協(xié)同平臺(tái)，帶動(dòng)上下游企業(yè)同步實(shí)施智能制造，打造智慧供應(yīng)鏈。鼓勵(lì)各地方、行業(yè)開(kāi)展多場(chǎng)景、多層級(jí)應(yīng)用示范，培育推廣智能化設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模定制、共享制造、智能運(yùn)維服務(wù)等新模式。（二）推進(jìn)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型加快實(shí)施中小企業(yè)數(shù)字化促進(jìn)工程，針對(duì)中小企業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，推廣一批符合中小企業(yè)需求的數(shù)字化產(chǎn)品和服務(wù)。支持專精特新小巨人企業(yè)發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，開(kāi)展裝備聯(lián)網(wǎng)、關(guān)鍵工序數(shù)控化、業(yè)務(wù)系統(tǒng)云化等改造，推動(dòng)中小企業(yè)工藝流程優(yōu)化、技術(shù)裝備升級(jí)。依托數(shù)字化服務(wù)商，提供數(shù)字化咨詢?cè)\斷、智能化改造、上云用云等服務(wù)。（三）拓展智能制造行業(yè)應(yīng)用針對(duì)裝備制造、電子信息、原材料、消費(fèi)品等領(lǐng)域細(xì)分行業(yè)特點(diǎn)和痛點(diǎn)，制定智能制造實(shí)施路線圖，分步驟、分階段推進(jìn)。支持有條件有基礎(chǔ)的企業(yè)加大技術(shù)改造投入，持續(xù)推動(dòng)工藝革新、裝備升級(jí)、管理優(yōu)化和生產(chǎn)過(guò)程智能化。建設(shè)行業(yè)轉(zhuǎn)型促進(jìn)機(jī)構(gòu)，加快數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和解決方案深化應(yīng)用。組織開(kāi)展經(jīng)驗(yàn)交流、供需對(duì)接活動(dòng)，總結(jié)推廣智能制造新技術(shù)、新裝備和新模式