Các nhà thiết kế máy có thể đánh giá các servo của họ bằng ba biện pháp chính sau:
- Độ chính xác — cách các bộ phận chuyển động gần gũi với vị trí hoặc vận tốc đã chỉ định
- Phản hồi — tốc độ chuyển động theo dõi lệnh
- Tính ổn định — chuyển động theo dõi lệnh một cách đáng tin cậy như thế nào trong các điều kiện hoạt động khác nhau
Sự chính xác
Độ chính xác thường được định lượng theo hai cách: sai số định vị và sai số theo chu kỳ. Độ chính xác đã được giải quyết, độ chính xác về vị trí của servo khi nó dừng ở vị trí được chỉ định của nó, rất dễ hiểu khi các lỗi trong vị trí hệ thống servo chuyển thành dung sai kích thước. Nếu servo cắt theo chiều dài trong máy đóng túi có sai số vị trí là +/- 0,01 inch (0,254mm), nó có thể sẽ đóng góp một sự thay đổi 0,01 inch cho chiều dài túi. Độ chính xác đã giải quyết thường được xác định phần lớn bởi thiết bị phản hồi của bạn. Đo lỗi theo giây cung, bộ mã hóa sin là thiết bị phản hồi chính xác nhất, nhưng khá đắt tiền. Mặt khác, bộ phân giải và bộ mã hóa kỹ thuật số ít tốn kém hơn, nhưng thể hiện lỗi vị trí ở mức độ lớn hơn.
Các lỗi theo chu kỳ phức tạp hơn. Khi động cơ quay với tốc độ không đổi, sai số vị trí chuyển thành gợn sóng vận tốc biểu kiến. Những gợn sóng này lặp lại mọi cuộc cách mạng của động cơ, do đó có tên là “theo chu kỳ”. Các gợn sóng vận tốc trên tín hiệu phản hồi nuôi vòng lặp vận tốc, tạo ra dòng điện để bù đắp cho những gợn sóng đó. Thật không may, dòng điện đó tạo ra các gợn sóng vận tốc thực tế, dẫn đến mất độ êm dịu ở tốc độ và tăng tiếng ồn có thể nghe được và nhiệt động cơ. Các lỗi theo chu kỳ được sửa chữa bằng các thiết bị phản hồi có độ chính xác cao hơn. Bộ mã hóa sin có rất ít lỗi theo chu kỳ nên chúng thường không tạo ra các hiệu ứng có thể đo lường được; điều tương tự không phải lúc nào cũng được nói về bộ phân giải và bộ mã hóa kỹ thuật số. Do đó, chìa khóa để chọn thiết bị phản hồi phù hợp tồn tại trong mỗi trục chuyển động.
Phản hồi
Các bộ phận truyền động như vít dẫn, hộp số, dây đai và ròng rọc đều góp phần gây ra sai số giữa động cơ và tải. Nhiều vấn đề trong số này có thể được giải quyết thỏa đáng bằng cách lựa chọn các thành phần truyền dẫn chất lượng cao. Tuy nhiên, đối với máy móc yêu cầu độ chính xác cao nhất, các nhà thiết kế có thể xem xét hai giải pháp khác.
Đầu tiên, các thiết bị phản hồi thứ cấp có thể được đặt ở phía tải của đường truyền. Ví dụ, một thang đo thủy tinh tuyến tính có thể được thêm vào giàn trục vít để loại bỏ các vấn đề về độ chính xác trong trục vít. Các thiết bị phản hồi động cơ vẫn có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất các ổ đĩa servo hỗ trợ “vòng lặp kép”, một cấu hình servo trong đó cả phản hồi động cơ và tải được sử dụng đồng thời. Nhu cầu về vòng lặp kép (trái ngược với việc chỉ sử dụng vị trí tải) được tạo ra vì sự tuân thủ cơ học giữa động cơ và tải có thể hạn chế nghiêm trọng hiệu suất của servo khi chỉ sử dụng cảm biến vị trí phía tải.
Giải pháp thứ hai liên quan đến hệ thống “truyền động trực tiếp”, loại bỏ hoàn toàn các hộp số. Bằng cách sử dụng các hệ thống này, động cơ trực tiếp truyền động tải của chúng, do đó độ chính xác cao hơn tới mười lần so với các hệ thống truyền thống.
Ổn định
Sự tuân thủ cơ học, hoặc tính linh hoạt giữa động cơ và tải của chúng, hạn chế nhiều hệ thống servo. Các thành phần truyền động như hộp số và vít dẫn không cứng như chúng có vẻ (ít nhất là không khi nhìn từ tần số cao mà tại đó servo hoạt động). Trên thực tế, chúng hoạt động rất giống như lò xo giảm chấn giữa động cơ và tải. Những lò xo đó làm cho công suất servo cao khó đạt được vì tải có vẻ khác với động cơ ở tần số thấp khi so sánh với tần số cao.
Các giải pháp ban đầu cho các vấn đề tuân thủ là cơ học, nhưng có hai lựa chọn thay thế chính: sử dụng các thành phần truyền động cứng hơn hoặc phù hợp với quán tính của động cơ và tải. Bằng cách sử dụng các thành phần truyền động cứng hơn như hộp số chất lượng servo, vít dẫn và khớp nối, những vấn đề này có thể được giảm thiểu, nhưng bạn chỉ có thể tăng cường độ cứng cho hộp số trước khi chi phí bắt đầu vượt quá tầm tay. Bằng cách phù hợp với quán tính của động cơ và tải, tổng quán tính chỉ thay đổi theo hệ số 2: 1 khi ngắt tải khỏi động cơ (nếu tải gấp 10 lần động cơ, tổng quán tính giảm theo hệ số 11: 1 ở tần số cao ). Kỹ thuật này cũng đi kèm với những trở ngại, vì việc tăng kích thước động cơ làm giảm khả năng tăng tốc và tăng chi phí.