步进电机与伺服电机的区别.docx

步进电机开环步进电机（开环）步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制电机，应用极为广泛。不超载的情况下，电机的转速和停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，即驱动器，将直流电变成分时供电的多相时序控制电流。步进电机虽然由直流电流供电，但是不能理解为直流电机，直流电机是将直流电能转换为机械能的动力电机，而步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制电机。步进电机步进伺服对比注意步进电机应用于低速场合-每分钟转速不超过1000r/min，最佳工作区间是150500r/min，（闭环步进可达1500）。贰相步进电机在6070r/min容易出现低速共振现象，产生振动和噪音，需要通过改变减速比、增加细分数、添加磁性阻尼器等方式避免。细分精度注意事项，当细分等级大于4后，步距角的精度不能保证，精度要求高，最好换用相数更多（即步距角更小）的步进电机或闭环步进、伺服电机。（开环）步进电机与伺服电机的7不同：A控制精度伺服电机控制精度可以根据编码器设置，精度更高；B低频特性步进电机低频容易振动，伺服电机不会；C矩频特性步进电机随转速提高力矩变小，所以其最高工作转速一般在1000r/min，伺服电机在额定转速内(一般3000r/min)内都能输出额定力矩，在额定转速以上为恒功率输出，最高转速可达5000 r/min；D过载能力步进电机不能过载，伺服电机最大力矩可过载3倍；E运行性能步进电机为开环控制，伺服电机时闭环控制；F速度响应步进电机启动时间0.150.5s，伺服电机0.050.1，最快可0.01s达到 额定3000r/min；G效率指标步进电机效率约60%，伺服电机约80%；实际使用中会发现：伺服电机贵，贵出很多，所以同步电机应用更广泛，特别是在定位精度要求不是很高的同步带传动、平带输送机等场合经常使用步进电机。步进电机闭环步进电机：除了开环步进电机，还有在电机尾部添加了编码器，可以实现闭环控制的步进电机。步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。没有失步现象的伺服系统。闭环步进电动机的优势：1.高速响应，相对于服电机，闭环步进对定位指令具有非常强的跟随性，因此定位时间非常短。在频繁启停的应用中，可显著缩短定位时间。2.比普通伺服产生更大的扭矩。弥补普通步进系统失步、低速振动不足。3.在100%负载情况下也可可产生高扭矩，无失步运行，无需像普通步进系统一样考虑扭矩损失等问题。4.应用闭环驱动，效率可增到7.8倍，输出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。5.步进电机停止时会完全静止，无普通伺服的微振动现象。需要低成本、高精度定位的场合，可取代通用伺服系统的应用。步进闭环伺服对比闭环，步进电机根据负载大小自动调节绕组电流大小，发热和振动小于开环步进，有编码器反馈所以精度高于普通步进电机，电机响应比开环步进慢比伺服电机快，运行过程中存在位置误差，误差会在指令停止后数毫秒逐渐降低。高速力矩比开环步进大，常见应用在0-1500rpm场合。总结：闭环步进电机具有低成本、高效、无抖动、无停止微振动、高刚性、无整定、高速、高动态响应等特点，是替代高成本伺服系统、低端开环步进系统等性价比最高的解决方案伺服电机普通伺服电机既执行电机，可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。与步进电机原理结构不同的是，伺服电机由于把控制电路放到了电机之外，里面的电机部分就是标准的直流电机或交流感应电机。伺服电机靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度。电机每旋转一个角度，编码器都会发出对应数量的反馈脉冲，反馈脉冲和伺服驱动器接收的脉冲形成闭环控制，这样伺服驱动器就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。伺服电机的控制：一般工业用的伺服电机都是三环控制，即电流环、速度环、位置环，分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。芯片通过三者的反馈控制电机各相的驱动电流，实现电机的速度和位置都准确按照预定运行。交流伺服具备额定转速下力矩恒定的特点，常见200W,400W低中惯量交流伺服额定转速为3000rpm，最高转速5000rpm，转速高。力矩与电流成正比，可以工作在力矩模式，例如锁螺丝，压端子等需要恒定力矩的场合。交流伺服工作噪音振动极小，发热低。同体积下电机惯量转子惯量小，400W伺服惯量仅相当于57基座2NM步进电机的转子惯量。伺服具备短时间过载能力，选型时需考虑加减速时电机过载倍数。伺服采用闭环控制，同闭环步进一样存在位置跟踪误差。伺服需要调试才能使用。步进和伺服电机的原始扭矩不够用的情况下，往往需要配合减速机进行工作，可以使用减速齿轮组或行星减速器。伺服电机舵机国人起的俗称,是一类直流伺服电机，最先是用于小型航模，现在用于小型机器人关节。从结构来分析，舵机包括一个小型直流电机，加上传感器、控制芯片、减速齿轮组，装进一体化外壳。能够通过输入信号（一般是PWM信号，也有的是数字信号）控制旋转角度。由于是简化版，原本伺服电机的三环控制被简化成了一环，即只检测位置环。廉价的方案就是一个电位器，通过电阻来检测，高级的方案则会用到霍尔传感器，或者光栅编码器。一般舵机价格低廉、结构紧凑，但精度很低，位置镇定能力较差，能够满足很多低端需求。随着小型机器人在近两年的热潮，小型轻量的舵机一下子成了最合适的关节元件。但机器人关节对性能的要求远高于航舵。