伺服系统 步进电机和伺服电机有什么区别

伺服驱动系统(简称伺服系统)是以机械位置或角度为控制对象的自动控制系统，如数控机床。伺服系统中使用的驱动电机要求响应速度快、定位准确、转动惯量大(机电系统中使用的伺服电机转动惯量大，可以直接与螺杆等机械部件连接。伺服电机有一个特殊的小惯性电机，以获得非常高的响应速度。然而，这种电机过载能力低，因此在进给伺服系统中使用时，必须加速和减速。

转动惯量反映了系统的加速度特性。选择伺服电机时，系统的转动惯量不能超过电机转动惯量的3倍。)，这种特殊的电机叫伺服电机。当然，它的基本工作原理与普通交流/DC电机没有什么不同。这种电机的特殊驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称伺服。通常，其内部包括电流、速度和/或位置的闭环。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行器。步进驱动器接收到脉冲信号后，驱动步进电机按设定的方向旋转一个固定的角度(称为“步角”)，其旋转以固定的角度步进运行。角位移可以通过控制脉冲数来控制，从而达到精确定位的目的；同时，可以通过控制脉冲频率来控制电机的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可作为控制专用电机，因其无累积误差(精度为100%)而广泛应用于各种开环控制中。目前常用的步进电机有反应式步进电机(VR)、永磁步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相步进电机。

伺服电机内部的转子是永磁体，由驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在这个磁场的作用下旋转。同时，电机的编码器将信号反馈给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值的比较来调整转子的旋转角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度(行数)。步进电机与交流伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动装置，本质上与现代数字控制技术有关。在目前国内的数控系统中，步进电机被广泛使用。随着全数字交流伺服系统的出现，交流伺服电机越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，在运动控制系统中，大多采用步进电机或全数字交流伺服电机作为执行电机。虽然它们在控制方式(脉冲序列和方向信号)上相似，但在性能和应用上却有很大的不同。本文比较了这两种系统的性能。

步进电机和伺服电机的区别

1.不同控制精度的两相混合式步进电机的步距角一般为3.6。 1.8°五相混合式步进电机的步距角一般为0.72 & # 176；0.36°还有一些步进角度较小的高性能步进电机。比如Stone公司生产的线切割机床用步进电机，步进角为0.09 & # 176；伯杰LAHR公司生产的三相混合式步进电机的步距角可以通过倾角开关设置为1.8。0.9°0.72°0.36°0.18°0.09°0.072°0.036°兼容两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字交流伺服电机为例，对于标准2500线编码器的电机，脉冲当量为360 & # 176；/10000=0.036°对于带17位编码器的电机，驱动器每接收217=131072个脉冲，电机旋转一次，即其脉冲脉冲当量为360 & # 176；/131072=9.89秒。就是步角是1.8 & # 176；步进电机脉冲当量的1/655。

第二，不同低频特性的步进电机在低速时容易产生低频振动。振动频率与负载条件和驾驶员的表现有关。一般认为振动频率是电机空载起飞频率的一半。这种由步进电机工作原理决定的低频振动现象，对机器的正常运转非常不利。步进电机低速工作时，应采用阻尼技术来克服低频振动现象，如在电机上增加阻尼器或在驱动器上采用细分技术。交流伺服电机运行非常平稳，即使低速也不会振动。交流伺服系统具有共振抑制功能，可以弥补机械刚性不足，系统内部具有频率分析功能(FFT)，可以检测机械的共振点，便于系统调整。

3.不同矩频特性的步进电机输出转矩随着转速的增加而减小，在较高转速时急剧下降，因此其大工作转速一般为300 ~ 600 rpm。交流伺服电机具有恒定的扭矩输出，即在其额定转速(一般为2000转/分或3000转/分)内输出额定扭矩，在额定转速以上输出恒定功率。

4.过载能力不同的步进电机一般没有过载能力。交流伺服电机过载能力强。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载的能力。大扭矩是额定扭矩的三倍，可以用来克服起动力矩时惯性负载的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选举中

型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期 间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

　　五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问 题。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。

　　六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

　　综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。