很多人講過什麼是伺服，我沒有在做伺服，我是做編碼器的。我在學校裡接受的是物理實驗室的訓練，沒有伺服。我以編碼器和物理實驗室的角度講一下什麼是伺服和同步，這裡有很多做伺服的朋友們，不敢班門弄斧只為學習交流。當然我的目的是要介紹輔助編碼器與TSN的意義。
我用伺服外行的最簡單的描述，什麼是伺服：
兩個字：伺服。
四個字：觀察、聽話。（“伺”字：觀察，偵候。“服”字：服從，聽話）
八個字：觀察自檢，聽話，到位。
十六個字：什麼時候，到達哪裡，做什麼事。自檢、聽話。
這是外行看得到的伺服外環閉環，我覺得這16個字夠了。伺服內環是電流控制環，我講不了。
實際上，按照牛二定律表明這是一個力的座標系：
F=kma; （ F=力；m=質量；k=慣性常數；a=加速度），加速度是位置與時間的綜合座標，在前面已經有了。它對應的是內環的電的座標系，電流電壓對應電功率與矢量（矢量力），頻率對應速度，相位對應位置。
第四句話，自檢、聽話——它需要有反饋傳感信息來自我檢查，對於指令執行的情況的偏差，做出偏差補償計算與執行，再循環自檢，直至非常符合輸入指令要求，這稱為閉環控制——什麼時候，到達哪裡，做了什麼事。
什麼是伺服偏差？
1，時間執行偏差（稱之為響應）。
2，位置到位偏差（稱之為精度）。
3，任務完成偏差。這活幹得怎麼樣，要讓最終使用戶滿意。
至於怎麼能做到自檢和聽話，這取決於伺服控制的內環與機械傳動：電信號對電機驅動的調整。驅動電流相位對應電機轉子位置的變化（同步電機），頻率對應速度，相位的提前量（或電動勢能）和電流電壓的功率對應力矩（矢量）。。當然，這只是我編碼器人講的話。這裡有很多做伺服的業內人士，我就不敢班門弄斧了。
說上面這一段的簡述伺服，是因為我要快速引入到下一個話題：什麼是同步。
請注意：幾乎所有人講什麼是伺服的都在講伺服三個環閉環：位置環、速度環、力矩電流環。
而如果進入了多運動任務同步聯動控制和TSN時代，這個一直以來的大誤解可能需要改一改了。
同步：那是時鐘同步閉環、位置同步閉環和合作完成同一個任務閉環。
再請注意：伺服電機後的編碼器並沒有提供速度反饋，它只提供了位置傳感反饋，並沒有直接提供速度反饋！（第一原理思考）——速度是有伺服控制器自身的時鐘心跳，去計算獲得某一段時間內的平均速度。
速度閉環實際上是時鐘與位置兩個閉環的簡化。是每一個時鐘下的位置閉環的時間微分（或者平均速度）。但是單個伺服它省卻了時鐘閉環，因為只有一個伺服控制器的心跳，它只有一個時鐘，不存在不同步的困惑，所以它可以化解到速度閉環可以方便地與頻率對應（這來自於變頻時代的遺傳）。當多個伺服電機多個伺服控制器的是在不同心跳下在一起工作，就必須把時鐘閉環給找回來對齊了，才能實現可靠的同步與聯動。
檢驗伺服“聽話”程度的有兩個方面，一個是聽話的精確性，上面講了時間上響應的精確性，和位置上到達位置的精確性；第二個就是同步對比了，沒有比較就不知道好壞，也就是兩個以上“聽話”的電機一起來比試，一起去“做什麼事”而做同一件事的比較。能做好同步，就可以驗證伺服做得好不好。
現代的工業自動化控制已經不是單電機單負載的“孤獨時代”了，往往是多個電機負載在變化的相互之間的協同完成一個加工任務，甚至不同類型的電機不同的功率變化的負載以及伺服與變頻與液壓油缸等等其他運動件共同去執行一項加工任務。隨著科技的發展，製造領域也產生了時鐘同步的需求。為了提高生產節拍和產品質量，即提高單機設備的速度和精度，各個動作單元和傳感器必須分毫不差地協調動作。而大型產線上的多個控制器為了精確地協同動作，也必須基於同一個時間基準交換數據。單機和產線的協同動作就分別提出了控制系統內時鐘同步和跨系統時鐘同步的需求。
進入二十一世紀了，這是個合作與共享的時代，做伺服也一樣。例如兩臺直角運動的電機畫一個圓，例如機器人有六軸的去抓取一個雞蛋放到籃子裡去，這麼多的電機好去共同演奏一場交響樂，用各種樂器完成一個個樂章。那就時鐘節奏上同步統一。而這對於伺服而言，這就是同步：
——什麼時候，各自到達哪裡，去分工合作完成同一件事。
“同步”是指每一個時間與位置的“同步”比較的閉環控制。是時間同步和位置同步。而不是“速度同速”。這是“同步控制”題目的第一原理。
在機器人控制理論發展中，有各軸從串行控制到並行控制的進化過程，串行控制是在時間上的先後運算，沒有時鐘同步，但在各個軸控制時間上是有先後的閉環，所以是同速不是同步，最終發現串行控制無法精確完成機器人動作，從而發展到並行控制，各個軸同時間的並行閉環控制，這是時間座標與位置座標同時的做同步閉環控制了。
在位置上，伺服編碼器反饋的位置角度，有可能並不是最後做同步的位置，中間隔了一套傳動減速裝置，而減速裝置的機械間隙與彈性振盪，伺服編碼器再到做同步的母系統，又帶來位置的很大的在機械上偏差和機械彈性延遲的時差。於是這樣做的同步會發現電機會有可能發生很大的振盪。
做伺服多軸同步控制就需要有全閉環編碼器最佳，例如直驅電機上的編碼器。
但是，如果是增量編碼器，沒有原始時間軸，並且有可能是干擾後的位置丟失。最好就是要用絕對值編碼器。
於是，要做好更多的伺服的同步，我們建議引入下一個概念，輔助編碼器。
輔助編碼器——由於伺服電機的大量出現，在伺服電機上的編碼器我們稱之為伺服編碼器，它更多的是電機運動控制傳感反饋。與系統定位配合的第二個絕對值編碼器成為了輔助編碼器---提供低速終端(或最接近終端)的絕對值位置反饋，提供與其它軸對比做同步與聯動的絕對位置比較信息反饋，提供系統通電開機時的每個軸的絕對值位置和初始相關位置關係，相當於早期的開機找零，並隨時有每個軸的絕對值位置和各個軸的相關關係。有人也稱為全閉環編碼器。
但是從概念上講，全閉環仍是針對一個電機自己的控制的，是子系統內的。而輔助絕對值編碼器是開放給大系統（上位機母系統）各個位置做同步對比協調的，它的精度偏差繞過了減速機的誤差與丟脈衝不可靠可能，是直接對應電機傳動後的位置測量反饋的。而另一個重要的是在時鐘座標上到上位系統控制器的延遲損失時鐘偏差量最小。
輔助編碼器——對於市場上還是大部分半閉環伺服而言，輔助編碼器可以減少伺服偏差，也即時間座標偏差和位置座標偏差。這有利於同步的低成本簡單實現與提高同步（任務座標）的高效精準性和安全性。
（如果我們還不能理解TSN出現的意義，那是因為大部分人對伺服的理解，都把時間座標閉環給忽略了，而只是進入到伺服“速度閉環”的大誤解中。）
當TSN來了，我們可以實現完美的廣域的伺服與同步。多軸多運動任務的同步聯動，柔性化可調。
數字孿生的落地與編碼器上工業互聯網
上一篇文章的下面這張圖，還是有人提出懷疑，絕對值編碼器直接上工業互聯網有什麼意義嗎？
（貧窮限制了想象力。當有些人眼睛已經習慣於只有進口大品牌的說明書手冊，耳朵只會聽進口大品牌怎麼說時，已沒有了第一原理思考習慣，那樣的思維貧窮逐漸失去了創造力。數字孿生如果沒有編碼器可以直接上工業互聯網，就如同有人吹牛說沒有編碼器他一樣可以做伺服和同步。）
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