交流伺服电机的这三种控制方式？你知道吗？

相位控制时控制电压和励磁电压均为额定电压，通过改变控制电压和励磁电压相位差，实现对伺服电机的控制。即，保持控制电压UC的幅值不变，仅仅改变其相位。

是的，交流伺服电机主要有以下三种核心控制方式：

转矩控制 (Torque Control / Current Control)：
- 核心目标：精确控制电机输出的电磁转矩 (扭矩)。
- 控制原理：
  - 控制器接收外部给定的 转矩指令值 (通常以电流指令值 Iq_ref 的形式给出，因为转矩与 q 轴电流成正比)。
  - 通过 电流环 (内环) 的快速闭环调节（通常使用 PI 控制器），控制逆变器输出的电压和电流。
  - 确保电机输出的实际转矩 (Te) 紧密跟随给定的转矩指令。
- 关键特点：
  - 对负载转矩的变化反应最迅速、最直接。
  - 电机的转速 (ω) 和位置 (θ) 在这层控制中是“自由”的，它们由 负载转矩和电机输出转矩的动态平衡 以及 系统的机械方程（惯性、摩擦力等） 决定。
  - 是速度环和位置环内层的基础。
- 典型应用：
  - 张力控制（卷绕、放卷）：保持材料上的张力恒定。
  - 需要精确力控的场景：如装配、打磨、压力控制。
  - 作为速度/位置环的内环。
速度控制 (Speed Control)：
- 核心目标：精确控制电机的旋转速度（角速度）。
- 控制原理：
  - 在 转矩控制 (内环) 之上增加一个 速度环（外环）。
  - 控制器接收外部给定的 速度指令值 (ω_ref)。
  - 速度环（通常使用 PI 控制器）比较给定的速度指令 ω_ref 和通过编码器反馈的实际速度 ω_act，计算两者的误差 (e_ω)。
  - 速度环的输出就是 转矩指令值 (T_ref 或 Iq_ref)，这个指令送入内层的 转矩控制环。
  - 转矩环控制电机输出所需的转矩，使实际速度 ω_act 尽快跟踪上指令速度 ω_ref。
- 关键特点：
  - 对速度指令的变化响应快速（加速/减速平稳）。通过 “速度环增益” 和 “速度环积分时间” 可调节响应特性（如抗扰动能力、跟随性）。
  - 可以设置 加速/减速时间（斜坡） 来控制速度变化的斜率，减小冲击。
  - 速度是目标，位置仍然是由速度积分产生的，不直接控制。
- 典型应用：
  - 任何需要恒定转速或按预定速度曲线运行的场景：如传送带、风机、泵、主轴旋转。
  - 需要平滑加减速的应用。
  - 作为位置环的内环。
位置控制 (Position Control)：
- 核心目标：精确控制电机轴的角度位置。
- 控制原理：
  - 在 速度控制（中环） 和 转矩控制（内环） 之上再增加一个 位置环（最外环）。
  - 控制器接收外部给定的 位置指令值 (θ_ref)。这个指令可以是角度、脉冲数或与机械行程对应的距离单位（需折算成角度）。
  - 位置环（通常使用 P 或 PI 控制器）比较给定的位置指令 θ_ref 和通过编码器反馈的实际位置 θ_act，计算两者的误差 (e_θ)。
  - 位置环的输出就是 速度指令值 (ω_ref)，这个指令送入中层的 速度控制环。
  - 速度环基于收到的速度指令 ω_ref 和反馈的实际速度 ω_act，生成转矩指令 T_ref 给内层的转矩环。
  - 转矩环最终控制电机产生所需转矩，使实际位置 θ_act 精确地跟踪指令位置 θ_ref。
- 关键特点：
  - 追求 位置指令的精确到达。定位精度、重复定位精度是关键指标。
  - 通过 “位置环增益”（位置比例增益） 调节系统的刚性和响应速度。增益高则刚性高、响应快、跟随误差小，但易超调振荡；增益低则反之。
  - 常用于点到点（Point-to-Point）运动或轨迹（插补）运动。
- 典型应用：
  - 需要精确定位的场景：如数控机床（CNC）的轴运动、机器人关节、半导体设备、3D打印机、自动化装配线等。
  - 轨迹跟踪控制。

总结与关系：

嵌套结构：这三层控制环通常是嵌套关系：位置环 → 速度环 → 转矩环。转矩环是最快、最内层的环，响应最快；速度环次之；位置环是最外、响应相对慢的环（但控制目标位置最终精度）。外部指令作用于最外层环。
控制对象：
- 转矩控制 -> 电流/扭矩
- 速度控制 -> 角速度
- 位置控制 -> 角度位置
动态响应与自由量：内环控制更直接物理量（电流->力矩），响应最快，外环则“依赖”内环的输出结果。内环的目标（如转矩）直接决定外环被控量（如速度）的变化率。
现代驱动器实现：现代的交流伺服驱动器通常支持用户通过参数或指令在线选择这三种控制模式中的一种作为主控制模式，甚至可以设计一些高级的混合切换模式。

特性	转矩控制 (Torque Control)	速度控制 (Speed Control)	位置控制 (Position Control)
核心目标	精确控制电磁转矩 (扭矩)	精确控制旋转速度 (角速度)	精确控制角度位置
指令输入	转矩指令 (T_ref) 或电流指令 (I_{q_ref})	速度指令 (ω_ref)	位置指令 (θ_ref)
控制环	电流环 (最内环)	速度环(外) + 电流环(内)	位置环(最外) + 速度环(中) + 电流环(内)
关键输出	精确的电机输出转矩 (T_e)	恒定的转速或平滑的速度变化曲线	精确定位、点到点运动、轨迹跟踪
决定因素	负载变化响应最直接	速度指令变化响应快速，可设置加减速时间	位置误差快速收敛、定位精度高
“自由”量	转速和位置由负载决定	位置由速度积分产生	无
典型应用	张力控制、精密力控、装配	恒定转速运行、风机、泵、传送带	数控机床、机器人、精密定位平台