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步进电机和交流伺服电机性能比较 点击:27616 | 回复:254



大天使

    
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发表于:2005-04-13 19:32:00
楼主
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(BERGER LAHR)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。



huaya21

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发表于:2011-01-05 19:24:48
241楼

回复内容:
对:刘岩利 关于步进电机的齿轮比,我也不知道这是什么意思 内容的回复:



那是表示在使用脉冲+方向的信号方式控制时,伺服对输入的脉冲数(上位机的电机转动量

)和输出的脉冲数(也就是电机转动角度)的比值

huaya21

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发表于:2011-01-05 19:31:54
242楼
回复内容:
对:刘岩利 关于步进电机的齿轮比,我也不知道这是什么意思 内容的回复:


比如上位机要求发出1000个脉冲,电机转1圈,若是2500线的编码器分辨率经过4倍乘后是10000个脉冲,那么伺服在接到1000个位置脉冲后控制电机转一圈,伺服的齿轮比就是1:10,同样的若是上位机只发出100个脉冲就希望伺服电机转一圈,那么齿轮比就是1:100

huaya21

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发表于:2011-01-05 19:47:07
243楼
回复内容:
对:wghwghwgh 关于刘岩利 老师,你好
     步进电机的齿轮比是什么意思,与细分有什么关系
内容的回复:

细分是细分,齿轮比是齿轮比,是两个不同的概念,其实细分我们可以把它理解成:一个电机,转一圈,若是带的是2500线的编码器,那么它反馈回来的标准的位置信号就有2500个脉冲是真实的,也就是按照全闭环控制原理:收到一个运转脉冲电机运转1/2500的角度,然后编码器可以检测到一个1/2500的位置移动量并反馈给伺服器,若是我们对他进行4细分,那么也就是1/2500角度和2/2500角度之间再分成4个等分来控制电机转动的角度,但是这个4等分的位置是编码器无法检测到位移量的,是通过精密的逻辑运算和伺服控制软件来保证的,这样可以起到优化电机运行轨迹的效果

刘岩利

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发表于:2011-01-06 18:32:50
244楼
上面说的伺服电机的电子齿轮比,几乎所有的伺服驱动器上都会有一队这样的可设置参数。但目前的问题是“步进电机的齿轮比”

wghwghwgh

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发表于:2011-01-24 14:03:43
245楼

各位高手,你们好

 在步进电机的控制中,CPU发一个脉冲,步进电机走一步,那么发一个5微秒的脉冲和一个5毫秒的脉冲有没有区别呢???

有人告诉我说脉冲的时间长短,可以达到纯粹软件的“细分”,这个说法对吗?我觉得别扭!

刘岩利

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发表于:2011-01-24 17:31:15
246楼

“那么发一个5微秒的脉冲和一个5毫秒的脉冲有没有区别呢???”
没有区别,除非驱动器把5us的信号当杂波滤掉了。

“脉冲的时间长短,可以达到纯粹软件的“细分”,这个说法对吗?我觉得别扭! ”

这么高深的说法,我以前没听过。现在看到了也没能理解。

wghwghwgh

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发表于:2011-01-26 10:41:04
247楼

刘岩利 老师,你好

你的指导对我帮助很大,我刚刚接触步进电机没几天,这几天公司这群250总是误导我,他们的说法我在机器上试过了,根本不对,浪费了我很多时间。

如果CPU与步进电机之间只通过光电耦合连接,那么想通过 软件 来达到 细分 (比如18细分:0。1度)的目的,那么软件算法的大体思路是什么呢?

你只要告诉我个解决问题的思路就行,电路板和驱动程序我已经调试好了,就差步进电机这个部分了

刘岩利

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发表于:2011-01-26 17:13:53
248楼

如果CPU与步进电机之间只通过光电耦合连接,

是连接步进电机还是连接步进电机驱动器?对一般用户来说,细分是在驱动器上实现的。从电路来说,细分要阔制每相电流的大小,而不是简单电流有无。对两相4拍驱动的电机来说,一拍的变化就是1/4周期,电流的相位角变了90度。18细分,就是把电机的相电流由原本的0-90度的相位变化分为0-5度、5-10度、10-15、……、85-90度的18步。

wghwghwgh

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发表于:2011-01-27 14:02:27
249楼

刘岩利 老师,你好

上个帖子没说清楚,不好意思。

公司给我的电路板对应的原理图是光藕和步进电机驱动器相连。

我看到许多步进电机的资料上,步进电机驱动器可以和CPU直接相连,这个实际中可性吗?

你刚才说的18细分的思路,可以用何种软件算法(不用硬件电路)实现?

刘岩利

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发表于:2011-01-27 17:02:47
250楼

光耦知识用来隔离电位的,多少也有点滤波的作用,就控制原理上不是必要的。不过,如果不是自己设计驱动器,而是使用现成的驱动器,您就不必操心细分的算法了。

痞子菜

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发表于:2011-09-01 17:01:27
251楼
学习了!!!!!!!

melisa24

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252楼
回复内容:
对:凡夫俗子 关于TO:随时随地 您好!我们应该没见过面的,老葛他们会猜出来我是谁的,哈哈。。。您想啊,周小姐、晏经理都是北京人吧,我现在在北京混,呵呵,算起来我和他们认识5年了。。。有空还想再和晏经理去钓钓鱼、弹弹吉他、喝喝酒,呵呵、喝喝、只是岁月催人老啊,霜雪浸白了头哦,嘿嘿~~~ 我的技术也是菜鸟,大家以后一起交流学习哈 内容的回复:


老凡,我有个客户反映步进电机失步无反馈,什么原因造成的,有什么解决方法吗?

melisa24

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253楼
老凡,我有个客户反映步进电机失步无反馈,什么原因造成的,有什么解决方法吗?

维vin

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发表于:2016-01-15 14:53:11
254楼

赶紧学习下。受益匪浅啊!


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