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伺服電機和步進電機的區別

步進電機和交流伺服電機性能比較
步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢，運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

一、控制精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。

二、低頻特性不同

步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等。

交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

三、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。

四、過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。

五、運行性能不同

步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。

六、速度響應性能不同

步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。

綜上所述，交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當的控制電機。

((((((伺服的解釋)))))
伺服就是一個提供閉環反饋信號來控制位置和轉速.

伺服在半導體設備中的應用極其廣泛,例如在涂膠機,光刻機等設備上均有,下面就關于伺服電機的相關問題作出了整理,希望在今后的工作中能帶來幫助.

1.伺服電機為什么不會丟步？

伺服電機驅動器接收電機編碼器的反饋信號，并和指令脈沖進行比較，從而構成了一個位置的半閉環控制。所以伺服電機不會出現丟步現象，每一個指令脈沖都可以得到可靠響應。

2.對伺服電機進行機械安裝時，應特別注意什么？

由于每臺伺服電機后端部都安裝有旋轉編碼器，它是一個十分易碎的精密光學器件，過大的沖擊力肯定會使其損壞。

3.如何調節伺服電機，調節伺服電機有幾種方式？

答：使用Twin Line軟件對電機的PID參數、電機參數、電子齒輪比等進行調節。

4.我們想用伺服電機替換產品中的步進電機，應注意哪些問題？

A.為了保證控制系統改變不大，應選用數字式伺服系統，仍可采用原來的脈沖控制方式；
B.由于伺服電機都有一定過載能力，所以在選擇伺服電機時，經驗上可以按照所使用的步進電機輸出扭矩的1/3來參考確定伺服電機的額定扭矩；
C.伺服電機的額定轉速比步進電機的轉速要高的多，為了充分發揮伺服電機的性能，最好增加減速裝置，讓伺服電機工作在接近額定轉速下，這樣也可以選擇功率更小的電機，以降低成本。

5.用脈沖方式控制伺服電機的優點?

一可靠性高，不易發生飛車事故。用模擬電壓方式控制伺服電機時，如果出現接線接錯或使用中元件損壞等問題時，有可能使控制電壓升至正的最大值。這種情況是很危險的。如果用脈沖作為控制信號就不會出現這種問題。
二 信號抗干擾性能好。數字電路抗干擾性能是模擬電路難以比擬的。
當然目前由于伺服驅動器和運動控制器的限制，用脈沖方式控制伺服電機也有一些性能方面的弱點。一是伺服驅動器的脈沖工作方式脫離不了位置工作方式，二是運動控制器和驅動器如何用足夠高的脈沖信號傳遞信息。
這兩個根本的弱點使脈沖控制伺服電機有很大限制。
(1)控制的靈活性大大下降。這是因為伺服驅動器工作在位置方式下，位置環在伺服驅動器內部。這樣系統的PID參數修改起來很不方便。當用戶要求比較高的控制性能時實現起來會很困難。從控制的角度來看，這只是一種很低級的控制策略。如果控制程序不利用編碼器反饋信號，事實上成了一種開環控制。如果利用反饋控制，整個系統存在兩個位置環，控制器很難設計。在實際中，常常不用反饋控制，但不定時的讀取反饋進行參考。這樣的一個開環系統，如果運動控制器和伺服驅動器之間的信號通道上產生干擾，系統是不能克服的。
(2)控制的快速性速度不高。

6.伺服驅動器的“4”號報警是什么意思，?

答：這是電機傳感器錯誤，或者是編碼器與電機的連線沒有連接好，或者是動力電源缺相。

7.伺服驅動器“2”號報警，怎樣解決，需要調節哪些參數?

答：應該調節驅動器控制信號的30號角使其是高電平。

8.如何根據客戶的要求為客戶選配伺服電機和減速機，所選的方案應為最佳。

答：根據功率選取減速機，選出合適的減速機尺寸，在根據減速機選擇合適的伺服電機，一定要注意速度的選取。

9.伺服電機通電以前應做哪些檢查工作？

答：檢查電機與驅動器的連線，連線不能虛連，線不能接錯。

10.控制伺服時，給信號時，伺服電機不轉，振動?

答：U，V，W三相接錯。

伺服驅動系統（Servo System）簡稱伺服系統，是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統，例如數控機床等。使用在伺服系統中的驅動電機要求具有響應速度快、定位準確、轉動慣量（使用在機電系統中的伺服電機的轉動慣量較大，為了能夠和絲杠等機械部件直接相連。伺服電機有一種專門的小慣量電機，為了得到極高的響應速度。但這類電機的過載能力低，當使用在進給伺服系統中時，必須加減速裝置。轉動慣量反映了系統的加速度特性，在選擇伺服電機時，系統的轉動慣量不能大于電機轉動慣量的3倍。）較大等特點，這類專用的電機稱為伺服電機。當然，其基本工作原理和普通的交直流電機沒有什么不同。該類電機的專用驅動單元稱為伺服驅動單元，有時簡稱為伺服，一般其內部包括電流、速度和/或位置閉環。

伺服（Servo)是一個性能上的名詞，一般只要主令和控制結果的近似達到了一定高的程度就能稱為伺服，這和機器的結構沒有直接的關系。例如伺服系統都沒有精確的慣量匹配的范圍，這是因為慣量匹配的結果只要不影響控制對象對主令跟隨或影響不大就好了，跟具體是3還是3.5沒有關系。伺服系統也不一定是電機系統，有的氣動系統就稱為氣動伺服。

伺服系統本質上是一種隨動系統。只不過被控量是位移或是其對時間的導數。如果要問什么是隨動系統，就是一個系統的輸出盡可能以最快，最精確的方式復現輸入信號。其衡量的指標有超調量、延遲。

伺服，顧名思義，就是伺候服務，別人叫干什么就干什么，干的越好就伺服水平就越高，在控制領域也一樣，執行輸入信號越快越真實，其伺服控制系統的水平也越高。

   

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