步进电机和交流伺服电机性能比较

步进电机和交流伺服电机性能比较您查询的关键词是：伺服电机追踪。如果打开速度慢，可以尝试快速版；如果想保存快照，可以添加到搜藏。(百度和网页的作者无关，不对其内容负责。百度快照谨为网络故障时之索引，不代表被搜索网站的即时页面。)步进电机和交流伺服电机性能比较作者：大天使，2005-4-1319:32:00发表于：《运动控制论坛》共有178人回复，12215次点击加为好友发送留言步进电机和交流伺服电机性能比较步进电机和交流伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也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，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。一、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了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。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。二、低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流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。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。三、矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。四、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选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MSMA400W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。以下是对《步进电机和交流伺服电机性能比较》的回复：刘岩利：加为好友发送留言2005-4-1319:45:00又看到这个帖子了，就把我以前在另一个论坛的回帖重贴一遍好了。刘岩利：加为好友发送留言2005-4-1319:51:00写这个帖子的人，是卖交流伺服电机的吧？内容基本正确，但是，不全面。楼主用于对比的几个部分，有些是可以从另外一个角度来看的。1、控制精度不同显然，楼主不知道步进电机驱动器有“细分”的概念。两相步进电机的步进角是1.8度没错，但是，现在64细分的驱动器也很常见了。注意，这个时候，电机是200*64=12800个脉冲转一圈。而市面上常见的交流伺服，编码器不过是2048或者2500线的。当然，有17位编码器的电机，不过，步进驱动器也有256细分的。从分辨率而言，交流伺服还是要高一些，但是远没有楼主所写得那么夸张。而且，既然是说控制精度，那么，用过伺服的人都应该知道，伺服的动态重现性是分辨率的多少倍。就常规设计而言，选型时，要把重现性指标乘以5作为伺服反馈的分辨率。这样，伺服的控制精度真的比伺服好吗？2、低频特性不同当步进电机细分数达到32以上时，基本就没有低频振动的问题了。而伺服想保持一个准确、稳定的低速，用过的人应该知道参数有多难调（只要速度、不要位置的话，还好做一点）3、频矩特性不同对于转矩，需要补充一点，伺服本身是没有保持力矩的，而步进电机有保持力矩。区别在于，伺服电机的所谓静止，实际上是一个动平衡的过程，电机不会真的停在指定位置上（所以交流伺服的重现性要定到反馈分辨率的3-5倍，而步进电机重现性可以比分辨率更高）。4、过载能力不同这个没有什么可说的，不过对于力矩浪费的说法，还是有点意见。很多步进驱动器提供了半流功能，在不需要全力矩输出的时候，可以降低电流，减小力矩。5、运行性能不同丢步确实是步进电机的致命缺陷，但是，伺服就可以不考虑加减速的曲线吗？你真给一个阶跃信号试试，电机会有多大的抖动。不过抖归抖，最终还是会停在正确的位置上，这确实比步进强。如果是定位控制，这个抖动无所谓了，如果是过程控制，谁敢这么用？6、速度响应性能不同因为交流伺服可以有瞬间大扭矩输出，所以加速性能可能比步进强，不过松下加到3000RPM用几毫秒，先试过再来说话好不好？而且说到响应，那就不能不说交流伺服的本质缺陷——滞后。一般电机，速度环响应2毫秒，位置环响应则很少看到数据，一般认为是8毫秒。说到快速起停，伺服总是手其响应频率限制，而步进电机基本不用考虑响应时间的问题。用步进电机可以很简单的做到一秒起停100次，每次移动20微米，用伺服大家可以试试看。步进与伺服，无所谓优劣，各有适用场合而已，一般来说，大负载，高速度的应用，不要用步进电机，但低负载、低速度的场合，高细分的步进性能比交流伺服要好。刘岩利：加为好友发送留言2005-4-1319:54:00上面所说的伺服都是指交流伺服，直流伺服没有经验，不敢妄加评论。亦云人云：加为好友发送留言2005-4-1320:18:00楼主的帖子《步进电机和交流伺服电机性能比较》用搜索后，可知在很多网站上都已发帖；不知此帖可是楼主的原创，抑或是转帖，最好注明出处。胡一平：加为好友发送留言2005-4-1511:26:00刘岩利兄果真高手也！！佩服佩服！！这些交流伺服在实际应用中的问题如：低速性能差，滞后的问题我都遇到过，当初可真让我这个新手费了不少脑筋，总纳闷为什么我的交流伺服怎么就没那些销售人员说得那么好呢，要是早点能看到您的分析我就会少走些弯路啦，谢谢！！阳光好东东：加为好友发送留言2005-4-1610:19:00这样进行对比从客观上给我这个新手一点提示，对他们的性能有了更深一步的了解chenwm：加为好友发送留言2005-4-1911:43:00高手,刘岩利兄果真高手也！！佩服佩服！！sdlyf：加为好友发送留言2005-4-3018:31:00我对PLC，人机界面有一点点认识，听到刘岩利老师和各位高论十分佩服，我很想学习工控方面的知识，不知各位可否愿意指教，交流，谢谢！邮箱：[e-mail].山溪：加为好友发送留言2005-5-818:26:00刘老师分析得真精辟啊！qinlihua：加为好友发送留言2005-5-1616:56:00鄙人在工控界也有N年历史了，但一直只使用过步进电机，今天听在场的各位老师一番见解，真的很钦佩，只想各位老师今后能让在下也加入论坛的学习中，希望刘老师及各位前辈多赐教，谢谢猫女：加为好友发送留言2005-5-1716:28:00请问斑竹，什么是伺服的动态重现性？zhyo720211：加为好友发送留言2005-5-1716:42:00谢谢!爱儿：加为好友发送留言2005-5-1723:07:00我是初学者，是第二次进这里，第一次想发言，但不知道怎么发，一不留神发了一个空信息，找了好久都不知道怎么改信息，没办法只好把信息留在上面，结果扣了一分，好惨啊！不过现在知道了，以后不会出现类型问题了。在这个论坛中学到了很多东西，谢谢！请大家以后多多指教。想学习：加为好友发送留言2005-5-1813:18:00我对PLC等有一点点认识，听到刘岩利老师和各位高论十分佩服，也同样很想学习工控方面的知识，不知各位可否愿意指教，交流，谢谢！邮箱：[e-mail]。佩服各位老师的学识！！！随风大侠1：加为好友发送留言2005-5-1820:30:00什么是伺服的动态重现性?我也想知道,不知道哪位大侠能够指点一下?通过上面的经典讨论使我进步不小,,谢谢伺服论坛!totti：加为好友发送留言2005-5-2012:55:00我是做进口步进电机产品业务的，在接触到的客户里面有很多人对步进电机和伺服电机的认识比较片面，似乎伺服电机就是步进电机的替代品、是一个更新换代的潮流。看到刘老师的留言十分佩服，真希望有更多的工程师能看到能理解，而非盲目的跟风。刘岩利：加为好友发送留言2005-5-2018:10:00动态重现性，我是指伺服运动过程中位置-时间曲线的重现性，只要没有太大的问题，伺服定位是没有问题，但是过程滞后多少，就很难说了。飘落的烟灰：加为好友发送留言2005-5-2021:27:00强！谢谢刘老师了，-274度冷酷：加为好友发送留言2005-5-270:28:00看了刘老师和大天使对步进电机和伺服电机的见解，真是叫决，最近我也一直在寻思着两者使用场合的性能差异，获益非浅！回贴一幅，在此谢谢！杨世祥：加为好友发送留言2005-5-280:20:00刘岩利——高手也，并且是第一线的高手，十分佩服请问刘老师是何方大师，本人有技术问题向你请教磋商。szllc：加为好友发送留言2005-5-2813:57:00刘兄论证精辟啊！有理有据！楼主的这样的贴子也不只看过多少遍了，几乎各个工控论坛都有，一直都认为是经典，从来也没有怀疑过；虽然实际中碰到过一些问题，有时也感觉交流伺服似乎不如步进，但是从没怀疑过交流伺服系统的优越性。因为楼主的贴子也是十分经典-----虽然里面有些疑问。比如：松下加到3000RPM用几毫秒。我在实际中，几乎给了最大的参数，也没有到过3000RPM。当然，即使到了2000RPM几乎也用了10多ms.还以为自己的电机有问题呢。还请问刘兄一点：交流伺服电机在位置控制模式下，滞后现象比较严重；但是步进马达也是接受脉冲，它的滞后就不用考虑了吗？为什么？做学问的真的是讲究求实。真做过并且应用到实际中才有发言权。主席的话永远是对的：没有调查就没有发言权。原之星：加为好友发送留言2005-5-304:25:00请问用于切割进料的电机最好