步進電機和交流伺服電機性能比較

步進電機和交流伺服電機性能比較I14pt廿步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在日前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較步進電機和交流伺服電機性能比較步進電機和交流伺服電機性能比較Co一、控制精度不同兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72°,0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司(BERGERLAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當(dāng)量的1/655。二、低頻特性不同步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。三、矩頻特性不同步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300?600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000R?沖）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。四、 過載能力不同步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。五、 運行性能不同步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。六、速度響應(yīng)性能不同步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200?400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。寫這個帖子的人，是賣交流伺服電機的吧？內(nèi)容基本正確，但是，不全面。樓主用于對比的幾個部分，有些是可以從另外一個角度來看的。1、 控制精度不同顯然，樓主不知道步進電機驅(qū)動器有〃細分〃的概念。兩相步進電機的步進角是1.8度沒錯，但是，現(xiàn)在64細分的驅(qū)動器也很常見了。注意，這個時候，電機是200*64=12800個脈沖轉(zhuǎn)一圈。而市面上常見的交流伺服，編碼器不過是2048或者2500線的。當(dāng)然，有17位編碼器的電機，不過，步進驅(qū)動器也有256細分的。從分辨率而言，交流伺服還是要高一些，但是遠沒有樓主所寫得那么夸張。而且，既然是說控制精度，那么，用過伺服的人都應(yīng)該知道，伺服的動態(tài)重現(xiàn)性是分辨率的多少倍。就常規(guī)設(shè)計而言，選型時，要把重現(xiàn)性指標(biāo)乘以5作為伺服反饋的分辨率。這樣，伺服的控制精度真的比伺服好嗎？2、 低頻特性不同當(dāng)步進電機細分數(shù)達到32以上時，基本就沒有低頻振動的問題了。而伺服想保持一個準(zhǔn)確、穩(wěn)定的低速，用過的人應(yīng)該知道參數(shù)有多難調(diào)（只要速度、不要位置的話，還好做一點）3、 頻矩特性不同對于轉(zhuǎn)矩，需要補充一點，伺服本身是沒有保持力矩的，而步進電機有保持力矩。區(qū)別在于，伺服電機的所謂靜止，實際上是一個動平衡的過程，電機不會真的停在指定位置上（所以交流伺服的重現(xiàn)性要定到反饋分辨率的3-5倍，而步進電機重現(xiàn)性可以比分辨率更高）。4、 過載能力不同這個沒有什么可說的，不過對于力矩浪費的說法，還是有點意見。很多步進驅(qū)動器提供了半流功能，在不需要全力矩輸出的時候，可以降低電流，減小力矩。5、 運行性能不同丟步確實是步進電機的致命缺陷，但是，伺服就可以不考慮加減速的曲線嗎？你真給一個階躍信號試試，電機會有多大的抖動。不過抖歸抖，最終還是會停在正確的位置上，這確實比步進強。如果是定位控制，這個抖動無所謂了，如果是過程控制，誰敢這么用？6、速度響應(yīng)性能不同因為交流伺服可以有瞬間大扭矩輸出，所以加速性能可能比步進強，不過松下加到3000RPM用幾毫秒，先試過再來說話好不好？而且說到響應(yīng)，那就不能不說交流伺服的本質(zhì)缺陷——滯后。一般電機，速度環(huán)響應(yīng)2毫秒，位置環(huán)響應(yīng)則很少看到數(shù)據(jù)，一般認為是8毫秒。說到快速起停，伺服總是手其響應(yīng)頻率限制，而步進電機基本不用考慮響應(yīng)時間的問題。用步進電機可以很簡單的做到一秒起停100次，每次移動20微米，用伺服大家可以試試看。步進與伺服，無所謂優(yōu)劣，各有適用場合而已，一般來說，大負載，高速度的應(yīng)用，不要用步進電機，但低負載、低速度的場合，高細分的步進性能比交流伺服要好。步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號)，但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較步進電機和交流伺服電機性能比較步進電機和交流伺服電機性能比較Co一、控制精度不同兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72°,0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司(BERGERLAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開

關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9>0.72>關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9>0.72>0.36、0.180.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當(dāng)量的1/655。二、低頻特性不同步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。三、矩頻特性不同步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300?600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000R?沖）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。四、過載能力不同步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。五、運行性能不同步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。六、速度響應(yīng)性能不同步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200?400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。寫這個帖子的人，是賣交流伺服電機的吧？內(nèi)容基本正確，但是，不全面。樓主用于對比的幾個部分，有些是可以從另外一個角度來看的。1、控制精度不同顯然，樓主不知道步進電機驅(qū)動器有〃細分〃的概念。兩相步進電機的步進角是1.8度沒錯，但是，現(xiàn)在64細分的驅(qū)動器也很常見了。注意，這個時候，電機是200*64=12800個脈沖轉(zhuǎn)一圈。而市面上常見的交流伺服，編碼器不過是2048或者2500線的。當(dāng)然，有17位編碼器的電機，不過，步進驅(qū)動器也有256細分的。從分辨率而言，交流伺服還是要高一些，但是遠沒有樓主所寫得那么夸張。而且，既然是說控制精度，那么，用過伺服的人都應(yīng)該知道，伺服的動態(tài)重現(xiàn)性是分辨率的多少倍。就常規(guī)設(shè)計而言，選型時，要把重現(xiàn)性指標(biāo)乘以5作為伺服反饋的分辨率。這樣，伺服的控制精度真的比伺服好嗎？2、 低頻特性不同當(dāng)步進電機細分數(shù)達到32以上時，基本就沒有低頻振動的問題了。而伺服想保持一個準(zhǔn)確、穩(wěn)定的低速，用過的人應(yīng)該知道參數(shù)有多難調(diào)（只要速度、不要位置的話，還好做一點）3、 頻矩特性不同對于轉(zhuǎn)矩，需要補充一點，伺服本身是沒有保持力矩的，而步進電機有保持力矩。區(qū)別在于，伺服電機的所謂靜止，實際上是一個動平衡的過程，電機不會真的停在指定位置上（所以交流伺服的重現(xiàn)性要定到反饋分辨率的3-5倍，而步進電機重現(xiàn)性可以比分辨率更高）。4、 過載能力不同這個沒有什么可說的，不過對于力矩浪費的說法，還是有點意見。很多步進驅(qū)動器提供了半流功能，在不需要全力矩輸出的時候，可以降低電流，減小力矩。5、 運行性能不同丟步確實是步進電機的致命缺陷，但是，伺服就可以不考慮加減速的曲線嗎？你真給一個階躍信號試試，電機會有多大的抖動。不過抖歸抖，最終還是會停在正確的位置上，這確實比步進強。如果是定位控制，這個抖動無所謂了，如果是過程控制，誰敢這么用？6、 速度響應(yīng)性能不同因為交流伺服可以有瞬