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伺服系统的设计包括：
伺服系统的动力方法设计-静态设计
型号和电机机械系统参数相互匹配。
控制理论方法设计-控制器参数和动态性能指标
一、惯量匹配：
（一）.等效负载惯量jl的计算
1.驱动回转体的转动惯量：
回转运动的动能：
根据能量守恒:
推广到对多轴系统：
2.直线运动物体的等效转动惯量：
以丝杠螺母带动工作台为例：
直线运动工作台的动能：
将此能量转换成电机轴回转运动的能量，根据能量守恒，
推广到对一般系统：
3.回转和直线联动装置的等效转动惯量：
（二）. 惯量匹配原则
1.的惯量匹配条件：
带惯性负载时的*大启动频率：
2.交、直流伺服电机的惯量匹配原则：
对于采用惯量较小的直流伺服电机的伺服系统
对于采用大惯量直流伺服电机的伺服系统
二、容量匹配：
（一）. 等效转矩的计算
1.等效负载转矩[tl]的计算
根据能量守恒原理：
有些机械装置中有负载作用的轴不止一个，此时
2.等效摩擦转矩[tf]的计算
由于机械装置大部分损失的功率是克服摩擦力做功，所以等效摩擦力矩根据机械效率做近似 估算：
3.等效惯性力矩[ta]的计算
电机在变速时，需要一定的加速力矩。
（二）. 伺服电机容量匹配原则
1.步进电机的容量匹配
2.交直流伺服电机的容量匹配：
直流伺服电机的转矩-速度特性曲线分成连续工作区、断续工作区、加减速工作区，三个区用途不同，电机转矩的选择方法也不一样。工程上常根据电机发热条件的等效原则，将重复短时工作制等效于连续工作制的电机来选择。
三、速度匹配
同样功率的电机，额定转速高则电机尺寸小，重量轻；电机转速越高，传动比就会越大，这对于减小伺服电机等效转动惯量，提高电机负载能力有利。因此电机常工作在高转速低扭矩状态。但是机械装置工作在低转速高扭矩状态，所以要在伺服电机和机械装置之间需要减速器匹配。应该在对负载分析的基础上，合理选择减速器的减速比。
四、伺服电机选择实例：
（一）步进电机选择实例
工作台（拖板）重量w=2000n，拖板导轨之间摩擦系数μ=0.06，车削是*大切削负载fz=2150n，y向切削分力fy=2fz=4300n（垂直于导轨），要求刀具切削使得进给速度v1=10-500mm/min，快速行程速度v2=3000mm/min，滚珠丝杠名义直径d0=32mm，导程tsp=6mm，丝杠总长l=1400mm，拖板*大行程为1150mm，定位精度±0.01mm，试选择合适的步进电机。
图4.18 步进电机带动工作台
1.脉冲当量的选择：
初选三相步进电机的步距角为0.75°/1.5°，当三相六拍运行时，步距角θ=0.75°，其每转脉冲数s=360°/θ=480。初选脉冲当量δ=0.01mm，根据脉冲当量的定义，可得中间齿轮传动比i为
选小齿轮齿数z1=20，z2=25。模数m=2
2.等效负载转矩的计算
（1）空载时的等效摩擦转矩tf
（2）车削加工时的等效负载转矩tl
3.等效转动惯量
（1）滚珠丝杠的转动惯量jsp
（2）拖板运动惯量换算到电机轴上的转动惯量jw
（3）大齿轮的转动惯量jg2
（4）小齿轮的转动惯量jg1
4.初选电机型号
已知tl=241.4（n.cm），jl=7.76（n.cm. s2），初选电机型号为110bf003，
其*大静转矩tmax=800，转子惯量jm=4.7 （n.cm. s2）由此可得
满足惯量匹配和容量匹配的条件
5.速度验算
（1）快进速度验算
查步进电机运行矩频曲线得当fmax=6000hz时，
电机转矩tm=90（ncm）>;tf=11.46,可按此频率计算*大进给速度v2
（2）工进速度的验算
，可选择此型号的电机
（二）直流伺服电机选择实例
线位移脉冲当量δ=0.01mm，*大进给速度v2=6000mm/min，加速时间0.2s，移动体重量w=2000n，移动速度6m/min，拖板导轨之间摩擦系数μ=0.065，电机直接驱动丝杠。丝杠外径55mm，试选择合适的直流伺服电机。
图4.19 直流伺服电机带动工作台
1.根据脉冲当量确定丝杠导程和齿轮传动比：
已知δ和编码器分辨率，可知步距角
换算到电机轴上
2.所需电机转速的计算
编码器轴上转速
3.等效负载转矩的计算
预紧力f2=f1/3=433.33（n）
4.等效转动惯量的计算
移动体
传动体
5.初选电机型号
已知tl=200.45（n.cm），jl=245（kg.cm2），初选电机型号为cn-800-10，
其*大静转矩tr=830 （n.cm）， 转子惯量jm=91 （kg.cm2）由此可得
6.计算电机所需转矩tm
一、的开环控制
1、步进电机的硬件控制
1）脉冲分配器
当方向电平为低时，脉冲分配器的输出按a-b-c的顺序循环产生脉冲。
当方向电平为高时，脉冲分配器的输出按a-c-b的顺序循环产生脉冲。
2）、加、减速控制：
3）.功率放大器
将脉冲分配器的输出信号进行电流放大后给的定子绕组供电，使电动机的转子产生输出转矩。
2.步进电机的微机控制：
目前，伺服系统的数字控制大都是采用硬件与软件相结合的控制方式，其中软件控制方式一般是利用微机实现的。这是因为基于微机实现的数字伺服控制器与模拟伺服控制器相比，具有下列优点：
（1）能明显地降低控制器硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现，硬件费用会变得很便宜。体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。
（2）可显著改善控制的可靠性。和大规模集成电路的平均无故障时（mtbf）大大长于分立元件电路。
（3）数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。
（4）硬件电路易标准化。在电路集成过程中采用了一些屏蔽措施，可以避免电子电路中过大的瞬态电流、电压引起的电磁干扰问题，因此可靠性比较高。
（5）采用微处理机的数字控制，使信息的双向传递能力大大增强，容易和上位系统机联运，可随时改变控制参数。
（6）可以设计适合于众多电力电子系统的统一硬件电路，其中软件可以模块化设计，拼装构成适用于各种应用对象的控制算法；以满足不同的用途。软件模块可以方便地增加、更改、删减，或者当实际系统变化时彻底更新。
（7）提高了信息存贮、监控、诊断以及分级控制的能力,使伺服系统更趋于智能化。
（8）随着微机芯片运算速度和存贮器容量的不断提高，性能优异但算法复杂的控制策略有了实现的基础。
二、步进电机的闭环控制
