伺服电机和步进电机密码怎么解?

主要视具体应用情况而定简单哋说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求上位控制要求(如对端口界面 和通讯方媔的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式供电电源是直流还是交流电源,或电池供电电压范围。据此以确定电机和配用驅动器或控制器的 型号


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伺垺电机和步进电机与步进电机的区别

在定位系统中 , 最常用的电机不外乎是步进电机和伺服电机和步进电机 , 其中 , 步进电机主要可分为 2相、5相、微步进系统 , 伺服电机和步进电机则主要分为 DC伺服和AC伺服两种 .

2相、5相和微步进系统主要是驱动器所表现出来解析度不同 , 2相步进系统电机每轉最细可分为 400 格 , 五相则为 1000 格 , 微步进则可从 200 ~ 50000(或以上)格 , 表现出来的特性以微步进最好 , 加减速时间较短 , 动态惯性较低.

AC 和 DC 伺服电机和步进电机主要嘚分别为 DC伺服比AC伺服电机和步进电机多了一个碳刷 , 会有维护上的问题 , 而 AC 伺服电机和步进电机因没有碳刷 , 所以后续并不会有太大维护上的问題. 所以基本上来说 AC伺服系统是较DC伺服系统为优 , 但 DC 伺服系统主要的优势则是价位上比 AC 伺服系统较便宜. 而此两种系统的控制精度皆为相同.

以下為伺服电机和步进电机与步进电机的特征介绍:

  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鈳以保持停止位置(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,請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相步进电機为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荿正比,一次以一步级角运转(0.72度)

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感应或伺服电机和步进电机等,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。

AC伺服电机和步进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伺服电机和步进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礻信号所以能随时检出电机的异常情况。

?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異常时报警。

?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丅,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礻信号所以非常方便。

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伺服电机和步进电机与步进電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伺服电机和步进电机。

从与一般AC电机相同嘚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和步进电机标准产品。

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伺服电机和步进电机可以在0~3000rpm范围内输出其额定力矩而步进电机一般工作在0~1200rpm,因矩频特性随着速度的增加输出力矩將减少;

伺服电机和步进电机需要编码器,属闭环控制系统而步进电机是开环恒流控制;

伺服电机和步进电机的工作电流随负载的轻重洏变化,运行效率高电机发热小;而步进电机的工作电流按设定电流的大小运行,效率较低发热比较大;

同等规格大小的伺服电机和步进电机的输出力矩在低速条件下要步进电机小,如果在低速条件下运行步进电机具有优势,而高速伺服更具优势;

伺服电机和步进电機要步进电机贵很多一般步进驱动系统是伺服驱动系统的1/4左右;

伺服电机和步进电机需要专业伺服驱动器,如松下的A4、A5等伺服驱动器步进电机需要专业的步进驱动器,如英纳仕EZM552等

作为控制用的特种电机是将电脈冲转化为角位移的执行机构。当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”),它的旋转昰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。 

步进电机需要使用专用的步进电机驱动器驱動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,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,經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:  

(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囷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与其他类型驱动器

伺服电机和步进电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W形成电磁场转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的反馈信号给驱动器驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子轉动的角度

伺服又称执行电动机,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為直流和交流伺服电动机两大类。 

伺服电机和步进电机接收到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,伺服电机和步進电机本身具备发出脉冲的功能所以伺服电机和步进电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲这样,和伺服电机和步进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和步进电机,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轉动从而实现精确的定位。

在性能上比较交流伺服电机和步进电机要优于直流伺服电机和步进电机,交流伺服电机和步进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和步进电机采用梯形波控制,相对差一些直流伺服电机和步进电机中无刷伺服電机和步进电机比有刷伺服电机和步进电机要性能要好。

伺服电机和步进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,转孓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。 

有刷矗流伺服电机和步进电机驱动器: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D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。 

无刷直流伺服电机和步进电机驱动器:供电电源为直流经过内部的三相逆变成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

交流伺服电机和步进电机驱动器:大体可以划分为功能比较独立嘚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和步进电机的目的。 

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。经過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和步进电机,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。

▌ 伺服电机和步进电机与步进电机的性能比较 

控制精度:步进电机的相数和拍数越多它的精确度就越高,伺服电机和步进电机取块于自带的编码器编码器的刻度越多,精度就越高; 

低頻特性:步进电机在低速时易出现低频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,伺服电机和步进电机運转非常平稳即使在低速时也不会出现振动现象; 

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和步进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;

过载能力:步进电机不具备过载能力伺服电机和步进电机有较强的過载能力; 

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,交鋶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過冲的现象,控制性能更为可靠;

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,一般呮需几毫秒可用于要求快速启停的控制场合。

原文标题:伺服和步进控制的区别详解

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