從市場數據來看，中國伺服市場規模依舊保持穩步上升趨勢，國產品牌占比有所提高，占比30%左右，但在性能方面距離國際領先水平尚有差距，大部分市場仍然被外資品牌占據，高端伺服幾乎被壟斷。就技術而言，高精度、高速度、高頻響、智能化是伺服系統永恒的主題。在基本性能指標上，以日系的為例，最高轉速可以達到6000rpm，最大轉矩3.5倍，頻響速度3.1kHz，帶寬的測試指標依照國家的標準測試來很難達到。

　　隨著新器件、新控制器的出現，伺服技術出現了新的機遇。首先是寬禁帶功率器件，即硬件底層開關器件，有了更高開關頻率，從而得到了更高的空間密度和伺服內環性能理論上限；其次，控制系統的SoC控制芯片有了多核異構的突破，運算速度更快，實現并行處理，可以承擔更強大的算法；第三是包含辨識、整定、診斷、抗擾等功能在內的智能免調試驅動算法。

　　新器件:寬禁帶半導體的推廣

　　寬禁帶半導體材料具備禁帶寬度、高擊穿場強、高溫可靠性、高開關頻率等優勢，得到了電力電子系統性能全面提升。其應用場合有：①極端環境，特別是高溫環境下有非常大的優勢；②高頻驅動應用，可以有效降低低感電機溫度或是明顯提高高速電機載荷比；③電動汽車、混合動力汽車等高功率等級應用；④高功能密度應用，即電機與驅動器的一體化，尤其是微小型驅動器。

　　但寬禁帶器件也有系列負面效應：①硬件穩定性問題：快速的高頻特性和開關速度造成EMI問題；電機作為反電動勢負載更容易引發串擾、電壓振蕩問題；除了價格，器件硬件本身的穩定性也造成了制約。②電磁兼容問題：高dv/dt以及高頻開關，產生更高的共模EMI。③高頻應用場合損耗問題：高頻應用確有好處，但是也造成損耗的增大。④成本問題：寬禁帶器件價格是器件的3-5倍，實現真正的產業應用尚有距離。

　　有關這一系列的問題，技術上也有一些優勢和苗頭。

　　源柵極驅動技術增加了系統成本，Elmo能夠做到那么高的效率就是通過將源柵極部分的電路做成了集成芯片。

　　EMI抑制問題，可以通過擴頻調質提高EMI通過率或通過輸出濾波器將方波轉變為正弦波，有利于長線傳輸，有效控制整個電機系統EMI。

　　在電動車電機驅動領域，寬禁帶器件已經有大規模應用趨勢，特別是車載電機系統高壓化趨勢，提高續程的里程。日產車采用SiC電機控制器，功率密度可以達到100kw/L，是中國目前業內最高的，且具備非常寬范圍內可達到99%以上的高效率

　　電機驅控一體化理念，是美國能源部提出的在2020年實現基于寬禁帶器件的電機與驅動器一體化設計，整體目標體量減少35%，重量降低35%，能耗降低40%，也就是電機+驅動或電機+減速器，是未來的一個普遍方向。日本安川2017年推出商用化伺服產品達成了400w功率，開關頻率50kHz，可以實現靜音化。

　　微小型高功率密度驅動器主要是以色列Elmo，有著超小體積和超輕重量。寬禁帶半導體器件為我們提供了彎道超車的機遇。今年哈工大開發的寬禁帶器件讓松下、安川常規的伺服器件功率有很大提升，經過5輪以上開發，最后GaN驅動器可以達到20A，SiC驅動器的峰值電流可以達到50A以上，滿足項目初級要求，實際峰值電流還可繼續升到60A以上。

　　新架構:驅控一體化技術的入局

　　針對應用場合，驅控一體化技術會出現兩種趨勢：無人工廠、自動化產線等物理空間相對分散的場所采用將驅動和電機結合的方式，而工業機器人、數控機床等應用空間相對比較緊湊的場合，更提倡把運動控制和伺服驅動結合一體。

　　傳統運動控制方案基于位置指令脈沖或是工業以太網，成本比較高。我們提出了基于SoC控制芯片的“驅控一體”架構，并在國內外都有相關的應用案例。

　　目前，產品級驅控一體國內外都是把多軸做到一個空間內，軸與軸之間還是基于以太網技術通過總線連接，只去掉了對外接口。算法上，常規工業機器人指令形式和信息反饋較簡單，數據交互相對較少，運動控制和驅動耦合也較少，底層伺服只被動接受控制器的指令，對未來指令的規劃無法獲知。因此我們希望通過在一個芯片上就實現驅動控制的一體化，真正省掉總線，只通過芯片系統的內存來實現信息共享。

　　目前，驅控一體在工業機械臂上已有現場應用案例，希望未來通過更強大的單芯異構芯片可以去掉所謂的護欄。

　　新功能:智能化電氣法故障診斷

　　智能化電氣法故障診斷是針對整個電機系統。最成熟是增加震動傳感器，產品像醫生一樣把聽診器放到關心部位上，通過系列數據分析得到機構的健康情況。基于信號源以及狀態辨識，提出了遠程無損化的電氣化故障診斷。

　　國內這一技術目前幾乎沒有，日系三菱提出了基于皮帶輪、齒輪在線的故障診斷，以及羅克韋爾有集成化、外部采集、網端監測的狀態監測技術。若在伺服驅動器中集成類似功能，將極大增強國產伺服的競爭力，且附加產品不需要任何硬件成本。

　　故障分類可分為電機本體、裝配安裝和傳動系統故障。根據發生率，哈工大與西門子公司開展關于軸承、不對中、不平衡等多種類型故障的診斷報警算法研究。目前診斷流程為電機信號采集、故障特征提取和系統狀態識別，主要難點在于不同故障特征混疊、噪聲信號干擾以及運行條件影響。

　　哈工大有著一系列的實驗平臺和實驗設備，可檢測齒輪、減速器、電機本身軸承等的故障，以及電機偏角的檢測，包括在線快速檢測出來安裝時發生偏心造成的安裝不對中故障等。

　　新標準:精準的集成評測體系

　　高性能伺服市場化時，品牌性能不統一，測試方法不公平，造成用戶選型障礙。哈工大構建了系列精準集成評測系統，包括直線電機、通用伺服、高速電機、機器人、間隙等，配備系列測試標準，目前已經完成20多家企業產品測試，通過統一的行業標準進行測試。未來，哈工大正在積極形成工業機器人專用伺服電機和驅動器的評測標準。

　　最后，希望能通過寬禁帶功率器件和控制器、SoC芯片等底層與上層軟件的集成，形成驅控一體化及電機驅動一體化，并加入減速器，再結合軟件的智能化、在線健康監測算法，形成“ALL? IN? ONE”的時代。