发布时间：2024-12-15 09:30:09 人气：
伺服电机和步进电机的区别
步进电机的原理：
步进电机作为控制用的特种电机，是将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的步进角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的，改变绕组的通电顺序，电机就会反转。
驱动原理：
步进电机需要使用专用的步进电机驱动器驱动，驱动器由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。功率驱动单元将脉冲发生控制单元生成的脉冲放大，与步进电机直接耦合，属于步进电机与微控制器的功率接口。
控制指令单元，接收脉冲与方向信号，对应的脉冲发生控制单元对应生成一组相应相数的脉冲，经过功率驱动单元后送到步进电机，步进电机在对应方向上转过一个步距角。 驱动器的脉冲给定方式决定了步进电机运行方式，如下：
（1）m相单m拍运行
（2）m相双m拍运行
（3）m相单、双m拍运行
（4）细分驱动，需要驱动器给出不同幅值的驱动信号
步进电机有一些重要的技术数据，如最大静转矩、起动频率、运行频率等。一般来说步距角越小，电机最大静转矩越大，则起动频率和运行频率越高，所以运行方式中强调了细分驱动技术，该方式提高了步进电机的转动力矩和分辨率，完全消除了电机的低频振荡。所以细分驱动器驱动性能优于其他类型驱动器。
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
伺服电机原理：
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类。
伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了闭环，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。
在性能上比较，交流伺服电机要优于直流伺服电机，交流伺服电机采用正弦波控制，转矩脉动小，容量可以比较大。直流伺服电机采用梯形波控制，相对差一些。直流伺服电机中无刷伺服电机比有刷伺服电机要性能要好。
伺服电机驱动器：
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
1.有刷直流伺服电机驱动器
：电动机的工作原理和普通的直流电机完全相同，驱动器为三闭环结构，从内到外分别为电流环、速度环、位置环。电流环的输出控制电机的电枢电压，电流环的输入为速度环PID的输出，速度环的输入为位置环的PID输出，位置环的输入即是给定输入，控制原理图如上图。
2.无刷直流伺服电机驱动器
：供电电源为直流，经过内部的三相逆变器逆变成U/V/W的交流电，供给电动机，驱动器同样采用三闭环控制结构（电流环、速度环、位置环），驱动控制原理同上。
3.交流伺服电机驱动器
：大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块，控制板通过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。
功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机，简单的说是AC-DC-AC的变流过程。
控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制。
a控制精度
：步进电机的相数和拍数越多，它的精确度就越高，伺服电机取决于自带的编码器，编码器的刻度越多，精度就越高；
b低频特性
：步进电机在低速时易出现低频振动现象，当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象，伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象；
c矩频特性
：步进电机输出力矩随转速的升高而下降，高速时会急剧下降，伺服电机在额定转速内为恒力矩输出，在额定转速上为恒功率输出；
d过载能力
：步进电机不具备过载能力，伺服电机有较强的过载能力；
e运行性能
：步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲现象，交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠；
f速度响应性能
：步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒，而交流伺服系统的加速性能较好，一般只需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。
伺服控制、步进控制、变频控制的工作原理及特点
伺服控制、步进控制和变频控制是工业自动化中常见的三种电机控制方式，各有其特点和适用场景。
伺服控制，如交流伺服电机，利用编码器进行精确位置反馈，通过驱动器实现闭环控制，提供极高的定位精度和响应速度。其特点是定位精度高（0.036度），控制灵活，能实时监控和调整，广泛应用于需要高精度和快速响应的场合。
步进控制则是通过脉冲驱动步进电机，实现精确的角位移控制。步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式，具有不同的步距角和性能。它们适合开环控制，但精度可能不如伺服，且在高速运行时易出现振动和失步问题。
变频控制则是通过调整交流电机的电源频率来控制电机转速，适用于通用电机，如鼠笼式交流电机。变频器通过整流器、平波回路和逆变器等部分实现交流电的调速，可以实现快速制动和节能，适用于需要连续调速和大范围控制的场合。
在选择控制方式时，需考虑控制精度、响应速度、负载特性和成本等因素。伺服控制在精度上更胜一筹，步进电机适用于对精度要求不高的简单定位，而变频控制则提供了更广泛的调速范围和性能灵活性。
步进电机和伺服电机有什么不同，还有可不可以一起控制
1:步进电机和伺服电机都属于脉冲控制驱动型电机，都是通过控制驱动电流来控制。所以步进电机和伺服电机通常在设备上可以同时看到。也可以一起控制。
2：步进电机通常有固定的步距角。有两相，三相，五相等。按产品结构分有永磁式，反应式，混合式。
3：伺服电机通常内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
步进和伺服区别
●具保持力
由于步进电机在激磁状态停止时，具有很大的保持力，因此即使不使用机械式刹车亦可以保持停止位置(具有激磁状态停止时，与电机电流成比例的保持力)。
在停电时步进电机不具有保持力，因此停电时若需有保持力，请使用附电磁刹车机种。
藉由电机的高精度加工，可实现步进电机高精度定位功能。解析度是取决于电机的构造，一般的HYPRID型5相步进电机为1步级0.72°精度是取决于电机的加工精度而定，无负载时的停止精度误差为±3分(±0.05°)。
● 角度控制、速度控制简单
步进电机为与输入的脉波成正比，一次以一步级角运转（0.72度）。
●高转矩，高响应性
步进电机虽然体积小但在低速运转时皆可获得高转矩输出。因此在加速性、响应性、频繁的起动及停止皆可发挥很大的威力。
●高分解能、高精度定位
5相步进电机在
全步级时0.72°(1回转500分割)，
半步级时0.36°(1回转1000分割)。
停止定位精度为±3分(±0.05°)，
所以并不会有角度累积误差。
●步进电机与AC感应或伺服电机等，有相当大的差异，并具有下列的特征:
‧与输入脉波同期，以步级方式运转。
‧以开回路方式即可完成高精度定位。
‧起动、停止的响应性优越。
‧停止时不会有累积角度误差。
‧因为电机构造简单，所以保养容易。
‧要驱动步进电机必须要有控制器，只需向驱动器输入脉波即可简单的以开回路方式进行高精度定位控制。
●高信赖性（闭回路）
AC伺服电机由电机与编码器、驱动器三部分构成，驱动器的作用是将输入脉波与编码器的位置、速度情报进行比较后来对驱动电流进行控制。由于AC伺服电机可以透过编码器的位置、速度情报随时检出电机的运转状态，因此，即使是在电机停止时也会向控制器输出警示信号，所以能随时检出电机的异常情况。
伺服电机的长处
‧能获得定位结束信号。
‧发生过负载等异常情况时，因会输出警示信号，所以能在设备发生异常时报警。
‧因能依据负载状态来控制电流，所以效率高、电机发热程度低。
‧系在X轴运转完毕后再进行Y轴运转的驱动模式。此种情况下，因能输出X轴运转完毕的信号(END)，所以非常方便。
‧假如X轴发生异常停止时，有可能会影响到其他机构。但因为会输出通知异常情况的警示信号，所以非常方便。
●高速‧高转矩
步进电机的特性为在低速领域时能输出大转矩，但在高速领域时则转矩会逐渐下降。
AC伺服电机与步进电机相比，即使在高速领域亦能获得稳定的高转矩。所以，按照长行程进行高速移动时适合使用AC伺服电机。
●减速机型
从与一般AC电机相同的分离型简易减速机到高强度、高精度的一体型减速机，一般备有种类丰富的减速机型伺服电机标准产品。
‧大惯性驱动
‧体积大幅度缩小
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