作为伺服驱动的初学的人和自学者，对很多概念都很模糊，哪里碰到问题就研究一下，带着求学的心态发文，欢迎各位大佬指导和其他学者探讨。

  三者形成一个闭环系统，这三者之间的关系可以看作小学时期老师、我、我家长的关系，我家长相当于伺服驱动器，我相当于伺服电机，老师相当于编码器；我家长看着我写作业，我写完的作业交给老师，老师告诉我家长我作业写得怎么样。

  正常工作流程是上位机发送指令给驱动器，伺服驱动器控制电机怎么旋转，然后电机旋转带动负载去工作，而编码器的作用就是监测电机怎么旋转，然后通过发脉冲的方式告诉驱动器电机的旋转情况。

  图三所示，在伺服驱动里，最重要的包含两个回路，一个是主回路，另一个是控制回路；电源给主回路提供三相交流电，经过整流、滤波、逆变等三个主要模块后再输入电流至伺服电机；

  控制回路从上位机（PLC）发送脉冲指令分别作为位置控制器的指令、速度的前馈和转矩前馈，其中得到的位置指令和速度指令与编码器反馈得到的速度反馈和位置反馈做差，得到位置误差和速度误差，分别作为位置控制器和速度控制器的输入，也就是我们大家常常耳熟能详的”PI调节”。

  速度控制器的输出与转矩前馈相加得到我们转矩控制器的输入，电机的转矩与电流成正比，因此能通过转矩指令得到参考电流，将参考电流与伺服电机测得的反馈电流做差得到电流误差输入电流控制器里，这也就是电机控制里面的“矢量控制”，在电流做差之前需要伺服电机的三相电流做clark变换和park变换得到电流在直轴和交轴上面的电流，一般是将直流电流id=0的方法去实现矢量控制算法（不细说了），最后由电流控制器输出电压，经由SVPWM脉宽调制方式控制IGBT断开和闭合，经逆变器输出的交流电控制伺服电机，编码器检测电机转了多少圈后，编码器再给与位置环和速度环实时反馈。

  从图三中能够正常的看到，控制回路最重要的包含三个回路，从左至右依次是位置反馈的一个环路、速度反馈一个环路、还有矢量控制一个环路；依次叫位置环，速度环和电流环，也称为伺服驱动器的三个工作模式，分别为位置模式、速度模式和转矩模式，位置环包括速度环和电流环，速度环又包括电流环。

  在位置模式中，外部模拟量发送的脉冲个数确定了电机转动的角度，而脉冲的频率决定了转速的大小。

  在转矩模式中，通过外部的模拟量的输入来设定电机轴对外输出的转矩大小，或者通讯的方式。

  电子齿轮比的目的是将上位机发的脉冲序列与伺服系统接收的脉冲指令进行统一，举个例子：

  PLC想要发送一个脉冲给驱动器让电机走0.01mm，但实际上电机走了0.05mm，而实际上电机转一圈的脉冲为8388608，此时需要一个值（电子齿轮比）让驱动器和PLC进行统一，以此来实现PLC发送一个脉冲让电机走0.01mm，则设定电子齿轮比为x，则0.01/1=x*(0.05/8388608)，则x=8388608/5。这也是供货商按照每个客户需求所设置的值。

  最近，人形机器人已经变得异常火热。尤其是刚举行的世界机器人大会，更是将投资者对于它的追捧，推向了高潮。不少企业都发布了自己原创的人形机器人，站立行走、跑跳、画画，样样精通，在享受高科技带给我们的魔幻感时，也在感叹智能化的时代正在到来。

  人形机器人火热的核心逻辑，其实是离不开AI软件和硬件的发展，而大模型的进步更是让这一个市场的想象空间变大，成为推动行业长远发展的重要因素。

  在人形机器人中，绝对少不了一个系统，那就是——伺服系统。简单来说，它是运动控制的核心零部件，由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成，最终通过闭环方式精准控制执行机构的位置、速度等输出变量，不止是人形机器人，在工业自动化控制领域大多数都能见到它的身影。

  作为重要的零部件，传统机械强国自然也不会放松对这样的领域发起冲击，比如日本在该领域就有着较强的研发技术能力。那么，今天我们就一起走进伺服系统领域，看看国内玩家生存状态如何，如何能更好上演逆袭好戏呢？

  伺服系统作为工业机器人的核心零部件，绝对是数字化智能制造系统的重要组成。但是客观地说，我国的伺服系统产业起步比较晚，真正的增长是从三年前开始的，2020年的市场规模接近130亿元，去年已经突破了200亿元，这个上涨的速度让不少投资者心动。

  从整体上说，伺服系统这一个市场的主力军仍然是日本玩家，去年他们在全球的市场占有率接近三成，但是较五年前的50%的市场占有率，已经有了很显著的下滑，说明打江山容易，守江山难。日系玩家的蛋糕，根本原因之一就是国内玩家的追赶。

  国内玩家中，蚕食日系玩家份额最快的当属汇川技术（300124），它从2008年的0.1%的市场占有率提升至2022年的21%，绝对是份额提升幅度最大的国产厂商。

  从其今年上半年的业绩情况看，营业收入和净利润分别同比增长了20%和5%，产品毛利率已超越了36%，其中通用伺服系统实现出售的收益29亿元，占据总营业收入的1/4左右。

  除了老大哥继续保持着领头羊的地位，且领头羊不断巩固外，后起之秀也在默默努力。比如微光股份（002801）伺服电机出售的收益同比增41.05%。

  而且最关键的是，他们的伺服电机用在机器人行业的比重在逐渐上升（目前占比是31%）。形成鲜明对比的是，微光股份上半年的营业收入还同比下降了0.4%，足以见得伺服电机大概率是门好生意。

  此外，新能源领域积累大量应用案例，帮助国产伺服全方面提升国产化率。就比如汇川技术能源SBU（主要为新能源相关行业）占其工业自动化下游约25%，禾川科技下游中新能源占比也有望达到50%。有了好帮手，玩家自然也有了成长的土壤。

  如果说制造业的发展为伺服系统带来了第一春，那人形机器人这个细致划分领域当之无愧为伺服系统带来了第二春，虽然目前的应用占比还很低，但是未来的增长力量，值得期待。

  人形机器人中，其实适配的电机就是伺服电机和步进电机，伺服电机常被用于驱动机器人的关节进行精确的运动，同时能快速调整关节的力矩和位置，来让机器人变得稳定。

  单从特斯拉发布的人形机器人来看，单台的电机用量预计会超过40个，实现对颈部、手臂、手指等部位的控制，电机数量较传统工业机械人和服务机器人有大幅提升。

  我们可以做个简单的测算，特斯拉人形机器人的硬件成本大约是46万元，其中电机的价值量占硬件成本的比例大约是22%。如果再拆分到伺服电机，在人形机器人销量达到100万台时，对应的人形机器人电机用量达到4000万台，这或许就是接近500亿元的增量市场空间，算是妥妥的蓝海市场了。

  而根据狂人马斯克的目标，未来十年，特斯拉人形机器人规划500万台产能。而作为机器人皇冠上的明珠，人形机器人也将成为各路玩家的兵家必争之地。届时，伺服系统作为机器人的动力系统，能否实现高增长，必然需要天努力、人帮忙。

  所谓天努力，是时刻关注人形机器人离商业化落地速度，人帮忙，是国内玩家加快突破国际玩家的垄断，快速实现降本增效，从而充分享受蓝海的福利。

  注：本文不构成任何投资建议。股市有风险，入市需谨慎。没有买卖就没有伤害。

  伺服系统由伺服系统控制器、伺服放大器、伺服电机组成，伺服放大器就是按照每个用户在控制器输入了目标值(位置,速度等)后,接受到伺服系统控制器的位置指令信息对当前值(位置,速度等反馈信号)进行仔细的检测,驱动伺服电机始终朝缩小与目标值差距的方向来控制的机构