伺服系统必须具备可控性好、稳定性高和适应性强等基本性能。交流伺服系统的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、转矩波动、动态响应和运行稳定性等方面来衡量。

调速范围是指电机的最高转速与最低平稳转速之比。低档的伺服系统调速范围在1∶1000以上，一般的在1∶5000～1∶10000，高性能的可以达到1∶100000以上。定位精度取决于编码器的脉冲数与驱动器对编码器的倍频细分数，例如2048线的编码器，在其倍频数为2048的条件下，理论定位精度可以达到360°/（2048×2048）。

过去在测量技术比较落后的情况下，用户还采取附加措施来提高系统的精度，例如将测量元件（如自整角机）的测量轴通过减速器与转轴相连，使转轴的转角得到放大，来提高相对测量精度。采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称为精读数通道，直接取自转轴的测角线路称为粗读数通道。稳速精度，尤其是低速（比如速度给定1r/min时）下的稳速精度，一般在±0.1r/min以内，高性能的可以达到±r/min以内。通常情况下，一些驱动器还以其额定转速的百分数来作为速度精度，例如西门子伺服驱动器的理想速度精度通常为其额定转速的0.001%。

转矩波动也是衡量伺服系统性能的指标，它是由驱动器、电机以及负载共同决定的。性能优良的伺服系统其转矩波动要求在±3%的范围内。通常，衡量动态响应的指标是系统最高响应频率和上升时间。上升时间指当速度设定点突然变化到实际速度稳定在设定值±2%的范围的时间，其中包括系统的死区延迟。最高响应频率即给定最高频率的正弦速度指令，系统输出速度波形的相位滞后不超过90°或者幅值不小于71%（－3dB）。如图所示，X（t）与Y（t）信号分别为系统的输入与输出。

时域范围内的信号曲线

另外，从频域上分析，系统的带宽反映伺服系统跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。根据速度闭环的伯德图，可以得到系统的带宽。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制，惯性越大，带宽越窄。通常情况下，伺服系统的带宽会随着功率范围的增加而变小。目前大部分产品的速度频带在200～500Hz，少数产品可以达到更高，如三菱伺服电机MR-J3系列的响应频率声称可高达900Hz。

速度闭环的伯德图

运行稳定性主要是指系统在电压波动、负载波动、电机参数变化、上位控制器输出特性变化、电磁干扰以及其他特殊运行条件下，维持稳定运行并保证一定的性能指标的能力。这方面我国产品（包括部分台湾产品）和世界先进水平相比差距较大。

影响伺服系统性能的因素

（1）电机

电机是伺服系统的重要组成部分，电机执行能力的好坏将决定整个伺服系统的控制特性。常见的伺服电机可以分为直流调速电机与交流调速电机。和直流电机相比，交流伺服电机没有直流电机的换向器和电刷等带来的缺点。同时，电机的转动惯量、转子阻抗、电刷结构以及散热等都会影响伺服系统的性能。

（2）编码器

编码器作为控制的反馈元件，也是影响系统精度的重要因素。首先，编码器的脉冲数会直接影响系统的定位和速度控制精度；其次，编码器的最高转速也制约电机的最大转速。目前，用于伺服控制系统的编码器通常为光电编码器，分为增量式、juedui值、正余弦以及旋转变压器等类型。编码器的抗干扰能力会给系统的稳定性带来直接的影响。对于永磁同步电机，正确的转子位置识别也是控制的前提，因此，编码器能提供给驱动器正确的转子位置，也是控制的关键。

（3）驱动器

驱动器是伺服控制的核心。根据电机类型的不同，驱动器也分为不同的种类，如晶体管放大驱动器、直流驱动器及交流驱动器，目前工控行业比较常见的是交流驱动器。例如，西门子公司推出的Sinamics S120驱动器，其实是通过SPWM方式来控制电机的，其控制方式是空间矢量控制。通常情况下，电流环与速度环都是在驱动器中实现的，而位置控制可以在运动控制器中完成，也可以在驱动器中实现。电流环与速度环的闭环特性是衡量一个控制系统性能的标准，如电流环与速度环的采样周期，速度环与电流环的带宽，控制回路上的各种滤波、延迟等，都会影响系统的精度与动态响应能力。

（4）运动控制器

运动控制是在驱动器的速度环基础上，增加了位置控制、齿轮同步、凸轮、插补等运动控制功能的控制方式。