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。



春强

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发表于:2006-03-04 22:03:00
121楼
步进电机与伺服电机比较最重要的差别是价格
步进电机基本是国产的
伺服电机大部分是进口的
如果不计算成本的话当然是伺服电机

很菜很菜2

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发表于:2006-03-08 23:13:00
122楼
刘岩利老师
   我对伺服概念很模糊,但用量相当大.我公司现在采用的是国内冒品牌伺服,因为本公司机器有一道工序要求伺服拖动走齿轮磨合.为减低成本,我打算用一台驱动拖动几台电机(用一个电机的编码器,UVW并联)询问厂家技术员,告曰可行.但实际上电机噪音大,运转相对不够平稳.还有个问题,该产品在低压时驱动报警为过载而不是欠压,对方回答是正常现象,望赐教!

elite

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发表于:2006-03-10 10:20:00
123楼
“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。&价格”。====大家结合使用条件,自己选择吧

刘岩利

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发表于:2006-03-10 17:56:00
124楼
很菜很菜2:

不了解你用的产品,提不出有意义的东西。

吴艳敏

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发表于:2006-03-19 15:46:00
125楼
刘老师您好: 请问交流伺服电机采用速度控制方式和位置控制方式那个更好?这两种方式各有什么优缺点?我使用交流电机来控制转台的,采用控制卡莱控制电机。 还有交流电机模型如何建立(仿真时用)?可以介绍有关的参考资料吗? 谢谢您! yanmin2008@sohu.com

陈尘

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发表于:2006-03-21 10:11:00
126楼
我的控制要求在30ms内完成,步进电机是不是就不能考虑了。
伺服和直线电机哪个更好一点。
它们各自的优缺点,希望高手指点

jc88

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发表于:2006-03-21 19:50:00
127楼
对有帮助!!谢谢各位老师!!

刘岩利

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发表于:2006-03-21 21:37:00
128楼
"我的控制要求在30ms内完成,步进电机是不是就不能考虑了。"

你要在30ms完成什么?

“伺服和直线电机哪个更好一点”
你是问男人和年轻人那个比较有体力吗?直线伺服比较好

陈尘

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发表于:2006-03-22 09:46:00
129楼
30ms完成1的直线位移,丝杠的螺距为4,需要的输出转矩约为0.3N.M,平均转速500r/min。看了楼主的话,这个指标对步进来说实在是太高了。
如果选用直流伺服,30ms基本够用。
但是我们不希望闭环控制,还是希望用步进开环控制。刘老师,在其他参数不变的情况下,30ms适当增大到多少ms选步进比较合适。
不甚感激

陈尘

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发表于:2006-03-22 10:28:00
130楼
比如说时间从30ms延长到150ms,那么平均转速100r/min。电机的加速减速过程时间几十ms,是不是这样步进电机就基本够用了呢?
还有电机毕竟是机械运动,肯定象电磁阀一样有死区时间,步进电机的死区时间大概是多少。望老师们解答

刘岩利

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发表于:2006-03-22 19:18:00
131楼
转1/4圈,30毫秒是难点儿,150毫秒不敢保证,但是可能性比较大,步进可以给个起跳频率,不一定要从0开始加速。
死区时间?也许有?没有发现过。

陈尘

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发表于:2006-03-22 22:55:00
132楼
起跳频率是什么意思

刘岩利

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发表于:2006-03-23 17:57:00
133楼
不需要加速过程,可以直接启动的频率,比如,一般的步进电机直接给几百Hz的脉冲都可以直接转起来。

joan

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发表于:2006-03-25 22:41:00
134楼
初学者:请问刘老师,对于动态定位,用伺服怎样进行控制

刘岩利

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发表于:2006-03-26 11:56:00
135楼
"初学者:请问刘老师,对于动态定位,用伺服怎样进行控制"
这个,我无从答起,有没有具体一点的问题?

阿霍

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发表于:2006-04-07 18:26:00
136楼
请问刘岩利老师,我把步进电机的起动频率设为500HZ,正常工作频率设为35000HZ,从500HZ加速到35000HZ大概要多少时间,200ms可不可以做得到.

刘岩利

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发表于:2006-04-07 21:06:00
137楼
具体的问题,只能你自己去尝试,你的电机在35000HZ还有多大的力矩,负载惯量是多少,能有多大的加速度,这些我怎么会知道?

阿霍

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发表于:2006-04-08 07:35:00
138楼
好的,多谢刘老师的提醒

laibing

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发表于:2006-04-10 14:08:00
139楼
想问一下,正如上面所说,由于步进电机驱动通常带有细分,而停止时通常会停止在细分点也就是不是磁极点上,那么,停在细分点上的步进不也是动平衡的过程吗?

入行晚

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发表于:2006-04-10 14:47:00
140楼
高手还真多,

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