步进电机和伺服电机
伺服电机与步进电机的区别哪个精度更高
伺服电机与步进电机的区别哪个精度更高伺服电机和步进电机是常用的三相交流电机,它们在自动化控制应用中扮演着重要角色。
在选择应用中,常常会有对它们的精度有所关注。
那么,伺服电机和步进电机究竟有哪些区别,哪一个的精度更高呢?下面将从几个方面进行比较。
1. 原理伺服电机伺服电机通过传感器检测负载转矩和转速,将实际输出信号反馈给控制器进行调节,使输出与期望值达到一致。
伺服电机在运行过程中能够实时修正偏差,因此能够实现更高的精度。
步进电机步进电机只需要控制输入的脉冲信号即可精确控制旋转角度,但没有反馈系统进行修正,因此精度相对较低。
2. 控制方式伺服电机伺服电机需要配合控制器进行闭环控制,需要专门的控制算法,精度受控制器的性能和修正算法的影响。
步进电机步进电机只需要控制脉冲信号,无需闭环反馈,因此相对简单。
但是缺乏反馈机制,所以精度较低。
3. 负载能力伺服电机伺服电机在高速、高负载工况下能够更好地保持稳定性和精度,适用于高要求场合。
步进电机步进电机在低速、中负载下性能表现良好,但在高速、高负载情况下容易失步,精度降低。
4. 应用领域伺服电机由于其高精度、高速、高负载特性,伺服电机常用于需要高精度控制的场合,如数控机床、机械臂等。
步进电机步进电机广泛应用于低成本低精度控制的场合,如打印机、摄像机焦距控制等。
结论综上所述,伺服电机由于具有闭环反馈系统、高负载能力和更高的控制精度,因此在对控制精度要求较高、负载大的场合可以选择伺服电机。
而步进电机则适合低成本、低精度、中负载的应用领域。
在实际选择中,应根据具体应用要求来确定选择哪种电机类型,以达到最佳的控制效果。
伺服电机与步进电机的区别
伺服电机与步进电机的区别在自动控制系统中,使用电机作为驱动源十分普遍。
伺服电机(Servo Motor)和步进电机(Stepper Motor)常被使用于工业控制和机器人控制等领域。
虽然两种电机都可以用于控制机械的运动,但它们之间存在显著的差异。
本文将介绍伺服电机和步进电机的区别,以及它们的不同优劣势。
一、工作原理伺服电机和步进电机的工作原理不同。
伺服电机通过反馈控制来实现闭环控制。
伺服电机驱动器根据反馈传感器返回的信息(通常是位置、速度或加速度),根据与期望值的差异进行调整,从而更好地控制电机输出。
伺服电机的反馈控制可以使其在各种负载下快速响应,具有更高的精度。
步进电机基于开环控制,通过输入一个脉冲序列来控制旋转角度。
步进电机的转速和位置取决于控制器发出的脉冲数,一个脉冲会使电机转动一个特定的角度,电机的最大位置精度也取决于控制器脉冲的数量和频率。
二、工作范围伺服电机和步进电机的适用范围也不同。
伺服电机通常适用于精确的位置控制。
它们可以控制机械系统的位置和速度,并准确达到既定的目标。
伺服电机通常安装在需要更小运动误差的场合,如传送带、医疗设备和机器人等。
由于它们通常具有更快的响应速度和更精确的反馈系统,因此它们的性能比步进电机更好。
步进电机可以对转动进行高度精确的控制,因此它们适用于需要较简单位置控制的场合,如打印机、数码相机、自动门、自动售货机等。
步进电机的响应时间较长,因此它们不适用于需要高速响应的应用。
三、控制方式伺服电机和步进电机需要不同的控制方式。
伺服电机一般需要PWM的方式来进行速度和位置控制,需要反馈环来进行控制保证。
使用PWM的控制方式可以调节输入的电流和电压,以实现更好的控制。
相对而言,步进电机的控制比较简单,在控制时只需要向其输入脉冲即可。
四、使用场合伺服电机和步进电机一般应用于不同的场合。
伺服电机一般应用于精密度要求比较高的机械和自动化设备中,如医疗设备、印刷机、自动化生产线、数控机床等。
伺服电机与步进电机
伺服电机与步进电机 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】伺服电机和步进电机的区别一、伺服电机的资料1、交流伺服电机的工作原理伺服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,转子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,所以伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
2、什么是伺服电机有几种类型工作特点是什么答:伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中用作执行元件,原理是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。
分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
3、问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别答:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。
而直流伺服是梯形波,但直流伺服比较简单,便宜。
A、永磁交流伺服电动机的发展20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国着名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。
交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。
90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动,交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。
B、永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:(1)电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。
(2)定子绕组散热比较方便。
(3)惯量小,易于提高系统的快速性。
(4)适应于高速大力矩工作状态。
(5)同功率下有较小的体积和重量。
自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统,这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。
一文了解步进电机与伺服电机区别
一文了解步进电机与伺服电机区别步进电机和伺服电机是工控领域应用最广泛的两类产品,而它们的核心分别是步进电机控制器与伺服电机控制器,本文将给大家讲解这两种器件不一样的地方。
一、工作原理的不同步进电机控制器:它是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品,它发出的信号进入步进电机驱动器后,会由驱动器转换成步进电机所需要的强电流信号,带动步进电机运转。
步进电机控制器能够准确的控制步进电机转过每一个角度。
驱动器所接收的是脉冲信号,每收到一个脉冲,驱动器会给电机一个脉冲使电机转过一个固定的角度,就因为这个特点,步进电机才会被广泛的应用到现在的各个行业里。
伺服电机控制器:它是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要应用于高精度的定位系统。
一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品。
二、组成也不一样1、步进电机控制器的三大电路电机驱动电路:在H桥电路的基础上设计步进电机驱动电路。
采用分立元件MOS 管搭建双H桥驱动电路是成熟的电机控制方案,电路不复杂,根据MOS管的不同工作电流的上限甚至可以高达数十安培,是理想的步进电机驱动器方案。
电机参数测量电路:电机电流采样电阻选用康铜电阻,一端连接H桥下方,另一端接GND。
电压电流信号调理电路采用LM324运放搭建,电压跟随后送入MCU,由MCU 内置10BitA/D转换器进行A/D采样。
机壳温度监测选用数字温芯片DS18B20,将其贴至电机外壳表面,实时监测温度参数并送入MCU。
电源及MCU控制电路:系统中的驱动电路用输入电压供电,MCU和蓝牙模块需要额外的3.3V电压供电,传统的线性稳压器效率低、尺寸大且发热严重,因此使用DC—DC 开关电源方式提供3.3V电压,保证器件的正常工作。
2、伺服电机控制器的电路组成电机整流电路:整流单元主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路,实质是一组共阴极与一组共阳极的三相半波可控整流电路的串联,习惯将其中阴极连接在一起的三个晶间管称为共阴极组;阳极连接在一起的三个晶闸管称为共阳极组。
步进电机与伺服电机的解释与区别
伺服电机和步进电机的解释与区别步进电机1.什么是步进电机?步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲:当步进驱动器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(及步进角)。
您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;同时您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。
2.步进电机分哪几种?步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB)永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。
在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛。
3.什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)?保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
4.什么是DETENT TORQUE?DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。
DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没有DETENT TORQUE。
5.步进电机精度为多少?是否累积?一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
6.步进电机的外表温度允许达到多少?步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
步进电机与伺服电机区别
步进电机与伺服电机区别步进电机和伺服电机是现代工业中常见的两种电动执行元件,它们在自动化控制系统中起着重要作用。
虽然它们都是电动机,但在工作原理、应用领域和性能特点上有着明显的区别。
本文将从几个方面对步进电机和伺服电机进行比较,以帮助读者更好地理解它们之间的差异。
1. 工作原理步进电机:步进电机是一种将电脉冲转变为机械位移的电机,它通过将电流施加到定位磁极上来产生转矩,并通过轴向的步进角来控制位置。
步进电机在不需要传感器反馈的情况下可以实现精确的位置控制。
伺服电机:伺服电机是一种通过与位置或速度传感器配合的反馈系统来控制输出位置、速度或转矩的电机。
伺服电机通常能够更及时地响应控制系统的指令,并且具有更高的精度和性能。
2. 应用领域步进电机:步进电机适用于需要简单位置控制的场合,如打印机、数控机床、3D 打印机等。
由于步进电机没有速度和位置反馈控制,因此在需要更高精度和速度的应用中往往表现不佳。
伺服电机:伺服电机适用于对位置、速度和转矩要求较高的自动化系统中,如飞机控制系统、机器人、医疗设备等。
伺服电机能够根据传感器反馈的信号实现更高精度的闭环控制。
3. 性能特点步进电机:- 简单控制,易于编程。
- 低成本,可靠性高,需使用专用驱动器。
- 无需外部传感器反馈,但容易失步。
- 通常适用于低速、低精度的应用。
伺服电机: - 高性能,精度高。
- 价格较高,需要专用控制器与反馈系统。
-高速响应,稳定性好,适用于高精度、高速度的控制系统。
- 需要传感器反馈,实现闭环控制,准确度更高。
4. 总结综上所述,步进电机和伺服电机在工作原理、应用领域和性能特点上存在明显的区别。
选择合适的电机取决于具体的应用需求,如果需要简单的位置控制且成本较低,步进电机是一个不错的选择;而如果需要更高的精度、速度和稳定性,伺服电机则更为适合。
在实际工程中,我们应根据实际需求来选择适合的电机类型,以确保系统的稳定运行和高效性能。
伺服电机和步进电机的区别
伺服电机和步进电机的区别伺服电机和步进电机是两种常见的电动机类型,它们在工业和自动化领域中都有着广泛的应用。
虽然它们在操作原理和性能上有所不同,但都是用来将电能转化为机械能以实现精确的运动控制。
本文将从几个方面来详细阐述伺服电机和步进电机的区别。
1. 工作原理:伺服电机是通过将电机转子的位置反馈与控制器中的设定位置进行比较,然后对电机进行调整以保持位置的准确性。
它通常由电机、编码器和控制器组成,控制器通过不断调整电机的输入信号,使其保持在设定的位置。
步进电机则是通过控制电机的脉冲信号来驱动电机转动。
每个脉冲信号将使电机转子移动一个固定的步距,而且步进电机的运动是离散的,它没有位置反馈环路,因此无法实现精确定位和速度控制。
2. 控制方式:伺服电机通常使用闭环控制系统,它能够感知运动过程中的任何位置偏差,并通过调整输入信号来纠正这些偏差。
因此,伺服电机能够实现非常精确的位置和速度控制。
而步进电机通常使用开环控制系统,只需提供恰当的脉冲信号即可使电机转动。
但由于没有位置反馈,当负载变化或步进电机负载过重时,步进电机容易丢步,导致运动位置的误差。
3. 动态响应:伺服电机的动态响应性能优于步进电机。
由于伺服电机有位置反馈环路,并通过控制器实时调整输入信号,所以能够更精确地控制和调节运动位置、速度和加速度。
步进电机的动态响应受限于脉冲信号的频率和步距角。
虽然通过增加脉冲频率可以提高步进电机的转速,但在高速或高负载情况下,步进电机的动态响应性能会下降,容易产生失步现象。
4. 负载承受能力:伺服电机能够以较高的力矩输出进行运动控制,适用于大负载和高精度的应用。
因为其具有位置反馈和动态调整功能,能够根据负载的变化实时调整控制信号,保持较高的运动精度。
相比之下,步进电机的力矩输出相对较低,通常适用于较小的负载和低精度的应用。
步进电机常用于一些相对简单的工作,如印刷、包装和纺织等行业中。
5. 适用领域:由于伺服电机的高精度、高速度和高负载承受能力,它广泛应用于需要精确控制位置、速度或加速度的领域,例如机床、机器人、自动化生产线等。
步进电机与伺服电机的综合比较
步进电机与伺服电机的综合比较步进电机和伺服电机是自动化工业生产中常用的执行电机,其应用领域十分相似,但事实上两者之间是存在一定差异的,本文通过说明两者之间的特点和工作原理,进一步分析了两者之间的区别,给实际生产运用提供了参考。
一、步进电机和伺服电机的主要特点(一)步进电机的主要特点1.步进电机没有积累误差。
一般来说,步进电机的精度大约是其实际步距角的3~5%,且不会累积。
2.步进电机在工作时,电脉冲信号会按一定顺序(例如A-B-C-A-B-C等)轮流加到各相绕组上。
3.步进电机与其它电机不同,其实际工作电压和电流可以超过额定大小,但选择时不应偏离额定值太多。
4.步進电机外表允许的最高温度可以达到80-90° C。
5.步进电机的力矩会随着其频率(或速度)的增大而降低。
6.混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围。
7.可以通过将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可改变其旋转方向。
(二)伺服电机的主要特点1.起动转矩比较大,当一旦给定子提供控制电压,转子就会立即转动,所以伺服电机具有起动快、灵敏度高的特点。
2.运行范围比较广。
3.不会产生自转现象,正常运转的伺服电机一旦失去控制电压,电机立即停止运转。
二、步进电机和伺服电机的工作原理(一)步进电机的工作原理步进电机可以将电脉冲信号转换为机械信号,步进电机每发送一个电脉冲,就可以使其旋转一个固定的角度,称为步距角。
步距角的大小由其转子齿数Zr 和拍数N所决定。
当连续给电机发送多个电脉冲信号时,就可以使其进行连续运行。
此外,可以通过改变发送的电脉冲信号的频率来控制电机转动的速度,从而实现精确定位和调速的目的。
(二)伺服电机的工作原理伺服电机内部也同样由定子和转子组成,其转子是永磁铁,驱动器控制的三相电首先在定子绕组中形成电磁场,而转子在这种电磁场的作用下发生旋转,与此同时伺服电机通过编码器将转动信号反馈给驱动器,通过闭环调节在驱动器内调整转子转动的角度,从而实现精确的定位控制。
伺服电机与步进电机的区别
1.1步进电机原理步进电机作为控制用的特种电机,是将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器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”),它的旋转是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。
步距角zN 360=θ 转速zNf n 60=(z :转子齿数 N :拍数 f :脉冲频率) 1.2步进电机驱动器原理步进电机需要使用专用的步进电机驱动器驱动,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,与步进电机直接耦合,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,经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:(1)m 相单m 拍运行(2)m 相双m 拍运行(3)m 相单、双m 拍运行(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和分辨率,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。
2.1伺服电机原理伺服电动机又称执行电动机,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。
分为直流和交流伺服电动机两大类。
伺服电机接收到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,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服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,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转动,从而实现精确的定位,在性能上比较,交流伺服电机要优于直流伺服电机,交流伺服电机采用正弦波控制,转矩脉动小,容量可以比较大。
步进电机与伺服电机有何不同
最大的区别是:1、伺服电机闭环的,本身有反馈。
2、步进电机是开环系统,没有反馈。
闭环比开环精度高。
3、上位控制:伺服多数可以接脉冲信号,也可以接模拟电压信号,伺服电机一般分交流跟直流,精度较高,而步进只能接脉冲信号,现在很多简化的也伺服只能接脉冲信号。
4、起动频率:一般只有步进有这么个参数,因为步进电机快速启动,也就是说你上来给他一个频率很高的脉冲,他会堵转,给一个脉冲,电机起动一下。
容易丢步伺服基本上没有这个问题。
5、工作环境:一般来说,伺服更脆弱些,容易出问题,工作环境恶劣的时候伺服就不是太好用,那种低温,高温,防暴,防水的伺服因为生产难度较大基本上都是天价,当然这种步进也不便宜。
步进电机选型中必须注意的问题1、选择保持转矩(HOLDING TORQUE)保持转矩也叫静力矩,是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。
由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩,而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。
比如,一般不加说明地讲到1N.m的步进电机,可以理解为保持转矩是1N.m。
2、选择相数两相步进电机成本低,步距角最少1.8 度,低速时的震动较大,高速时力矩下降快,适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合;三相步进电机步距角最少1.5度,振动比两相步进电机小,低速性能好于两相步进电机,最高速度比两相步进电机高百分之30至50,适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合;5相步进电机步距角更小,低速性能好于3相步进电机,但成本偏高,适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。
3、选择步进电机应遵循先选电机后选驱动器原则,先明确负载特性,再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线,找到与负载特性最匹配的步进电机;精度要求高时,应采用机械减速装置,以使电机工作在效率最高、噪音最低的状态;避免使电机工作在振动区,如若必须则通过改变电压、电流或增加阻尼的方法解决;电源电压方面,建议57电机采用直流24V-36V、86电机采用直流46V、110电机采用高于直流80V;大转动惯量负载应选择机座号较大的电机;大惯量负载、工作转速较高时,电机而应采用逐渐升频提速,以防止电机失步、减少噪音、提高停转时的定位精度;鉴于步进电机力矩一般在40Nm以下,超出此力矩范围,且运转速度大于1000RPM时,即应考虑选择伺服电机,一般交流伺服电机可正常运转于3000RPM,直流伺服电机可可正常运转于10000RPM。
伺服电机和步进电机的区别及其选择
伺服电机和步进电机的区别及其选择1. 伺服电机的特点伺服电机是一种能够根据特定控制信号精确旋转一定角度的电机。
它具有以下特点: - 高精度:伺服电机可以精确控制位置、速度和转矩。
- 高速度:在高速运转时仍能保持准确性。
- 高性能:响应速度快,工作稳定。
- 高效率:能够根据负载需求自动调节工作状态,节能环保。
2. 步进电机的特点步进电机是一种精密控制的电机,通过每一个步进角度工作,具有以下特点:- 相对简单:结构简单,操作容易。
- 低成本:制造成本低,维护成本也相对较低。
- 精确控制:能够准确控制位置,适合一些需要精确定位的场合。
- 稳定性:稳定性好,不易出现失步情况。
3. 选择伺服电机还是步进电机?3.1 控制精度要求•如果对精确度和控制要求高,建议选择伺服电机,因为它在控制精度和速度方面表现更优秀。
•如果只是简单的定位任务,步进电机已经可以满足需求。
3.2 应用领域•伺服电机通常用于一些需要高速度、高精度、高效率的场合,如数控机床、机器人等。
•步进电机适用于一些简单的定位或速度控制的应用,如打印机、摄像机等。
3.3 成本考虑•在成本方面,步进电机比伺服电机更经济实惠,适合有预算限制的项目。
•如果预算允许并且对性能要求高,可以选择伺服电机。
4. 结论综上所述,伺服电机和步进电机各有优缺点,选择适合自己需求的电机类型非常重要。
在实际应用中,应根据控制精度、应用领域和成本等考虑因素综合选择,以达到最佳的机械性能。
以上是关于伺服电机和步进电机的区别及其选择的相关内容,希望对您有所帮助。
伺服电机工作原理和步进电机的区别是什么
伺服电机工作原理和步进电机的区别
伺服电机和步进电机是常见的用于控制机器人、数控机床等设备运动的两种电机类型。
虽然它们都具有精准控制的能力,但在工作原理和应用场景上有着明显的区别。
伺服电机工作原理
伺服电机是一种能够反馈位置信息并进行精确控制的电机。
其工作原理基于一个反馈回路,通过比较设定值与实际位置之间的差异,控制电机输出的位置、速度和力矩。
通常情况下,伺服电机配备编码器或传感器来实现位置反馈,从而确保运动的精确性和稳定性。
步进电机的特点
步进电机是一种通过控制输入脉冲数量实现运动控制的电机。
它是将电机转动分为一步步的离散运动,每输入一个脉冲,电机就转动一个固定的步进角度。
步进电机不需要反馈系统,仅需控制脉冲信号即可完成运动,因此结构相对简单。
伺服电机和步进电机的区别
1.工作原理:伺服电机通过反馈系统实现精准控制,而步进电机通过脉
冲信号控制完成运动。
2.精度和稳定性:伺服电机由于有反馈系统的支持,能够实现更高的精
度和稳定性;而步进电机在低速运动和负载变化较小时表现良好。
3.控制方式:伺服电机实时调整输出以匹配实际位置,适用于动态响应
要求高的场景;步进电机适用于对精确位置要求不高的场景,且在停止时可能存在失步现象。
4.成本和复杂度:伺服电机由于需要反馈系统和较复杂的控制算法,成
本较高且安装调试较为复杂;步进电机简单、成本低。
综上所述,伺服电机适用于对精度、稳定性和动态响应要求较高的应用场景,而步进电机在低成本、简单控制、对位置精度要求不高的场合更为常见。
选择适合的电机类型取决于具体应用需求和预算考量。
伺服电机与步进电机的区别及优缺点有哪些问题
伺服电机与步进电机的区别及优缺点伺服电机和步进电机是常用的两种电机类型,在自动化控制系统中扮演着重要的角色。
它们各自有着不同的工作原理、特点和应用领域。
本文将深入探讨伺服电机和步进电机的区别以及它们的优缺点。
伺服电机工作原理伺服电机是一种带有反馈控制系统的电机,可以根据接收到的控制信号来精确控制电机的位置、速度和力矩。
通过不断与参考信号进行比较,伺服电机可以实现准确的位置控制。
优点•高精度:伺服电机可以实现高精度的位置控制,适用于要求精度高的应用。
•高速度:伺服电机响应速度快,能够在短时间内达到设定的速度要求。
•大功率范围:伺服电机的功率范围广泛,适用于各种功率需求的应用。
缺点•成本高:伺服电机通常价格昂贵,对于一些预算有限的应用可能不太适合。
•复杂性高:伺服电机的控制系统相对复杂,需要专业知识进行调试和维护。
步进电机工作原理步进电机是将每个步骤或脉冲直接转换为精确的角位移的电机。
它通过控制脉冲信号的频率和大小来控制电机的运动,通常用于需要位置精度较高的应用。
优点•低成本:步进电机相对于伺服电机来说价格较低,适用于预算有限的应用。
•简单性:步进电机的控制方式相对简单,易于安装和调试。
缺点•低速度:步进电机的最大速度相对较低,不适合高速运动的应用。
•低功率:步进电机对功率的要求较高,不能提供太大的功率输出。
总结伺服电机和步进电机各自有着优点和缺点,应根据具体应用需求选择合适的电机类型。
伺服电机适用于需要高精度和高速度的应用,但价格较高;而步进电机适用于预算有限、速度要求不高的应用场合。
在实际应用中,需要根据具体需求综合考虑各方面因素,选择合适的电机类型以实现最佳性能。
伺服电机与步进电机的区别及优缺点有哪些
伺服电机与步进电机的区别及优缺点有哪些1. 伺服电机与步进电机的区别1.1 控制原理•伺服电机:通过反馈系统不断调整输出,保持系统响应精确度高。
•步进电机:按固定步长旋转,没有反馈系统调整,一次性旋转固定角度。
1.2 运动控制•伺服电机:可实现高速、高精度的控制,适用于需要快速响应与高精度控制的应用。
•步进电机:控制简单,适用于需要精确控制位置的应用,但速度较慢。
1.3 功率输出•伺服电机:通常具有较大的功率输出,适用于需要高功率的应用。
•步进电机:功率输出较小,通常用于低功率要求的应用。
2. 伺服电机与步进电机的优缺点2.1 伺服电机优点•高精度性能:伺服电机具有高精度的位置控制,可满足精密加工、定位等应用需求。
•高速响应:伺服电机响应速度快,能够迅速调整输出,适用于需要高速响应的场景。
•负载能力强:伺服电机能够承受较大的负载,适用于需要大功率输出的应用。
2.2 伺服电机缺点•成本高:伺服电机系统价格相对昂贵,适用于对成本要求不高的场景。
•复杂性:伺服系统需要较复杂的调试和维护,对操作人员要求高。
2.3 步进电机优点•低成本:步进电机系统价格相对较低,适用于对成本要求较低的场景。
•控制简单:步进电机操作简单,无需复杂的控制系统,易于使用。
•稳定性高:步进电机运行稳定,不易出现失步现象,适用于长时间运行的应用。
2.4 步进电机缺点•精度低:步进电机精度相对较低,不适用于需要高精度控制的应用。
•速度较慢:步进电机速度较慢,无法满足高速应用需求。
•负载能力有限:步进电机承载能力较小,适用范围有限。
结论伺服电机和步进电机在控制原理、运动控制、功率输出等方面有明显的区别,各自具有一系列优缺点。
选择合适的电机类型应根据具体应用需求和预算考虑,以达到最佳性能和成本效益的平衡。
步进电机和伺服电机区别
步进电机和伺服电机优缺点
伺服电机相比步进电机优点
一、低频特性
步进电机在低速运行时会出现低频振动现象,电机运行平稳性略于伺服电机。
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。
二、矩频特性
步进电机的输出力矩会随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,步进电机在高速时力矩会很小
交流伺服电机为恒力矩输出,在其额定转速内能保持力矩不变,都能输出额定转矩。
三、控制精度
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,选型时电机出力要有充分余量,应处理好起、降速问题。
伺服电机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,电机和驱动器内部构成闭环控制,在其额定力矩内不会出现步进电机的丢步情况,出现过冲情况能补回来,控制性精度能更为可靠。
步进电机相比伺服电机优点
一、运行性能
步进电机运行跟踪实施特性优于伺服电机,由于步进电机每发一个脉冲走一个角度,发脉信号电机就会走不会有延时,而伺服电机为闭环控制,发完脉冲和编码返回对比处理,如有过冲在转回去,有一定延时,踪踪特性差于步进电机。
例如:用雕刻机画一个圆形,伺服电机没步进电机画的好。
在频繁正反转跟踪特性要求较高的场合必需使用步进电机。
二、操作设置
步机电机驱动设置简单,只需将电流,细分设好就可以,
伺服驱动器有上百个参数设置,设置很繁琐
三、电机
同等扭力电机步进电机要远小于伺服电机,如6NM电机,步进电机86就可以作到,而伺服电机要110以上。
步进电机价格远低于伺服电机
刘文刚
2013-3-10。
步进电机与伺服电机的区别
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150~500r/min,(闭环步进可达1500)。
贰相步进电机在60~70r/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0.15~0.5s,伺服电机0.05~0.1,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。
伺服电机与步进电机的区别及优缺点有哪些呢
伺服电机与步进电机的区别及优缺点有哪些呢在现代工业自动化领域中,伺服电机和步进电机是两种常见的电机类型。
它们在控制和执行系统中扮演着重要的角色,但它们之间存在着一些显著的区别,以及各自的优缺点。
本文将就伺服电机与步进电机的区别以及各自的优缺点进行介绍。
伺服电机伺服电机是一种精密控制设备,通常与反馈系统配合使用,能够准确地控制输出转矩和速度。
伺服电机通常适用于需要高速、高精度运动控制的应用,例如机床加工、印刷设备等。
优点•高精度:伺服电机通过反馈系统能够实现非常精准的位置和速度控制。
•高速度:伺服电机通常具有较高的转速,适合需要快速响应的应用。
•动态响应快:伺服电机能够快速调整输出转矩和速度,适用于需要频繁变化运动控制的场合。
缺点•成本高:伺服电机的制造和安装成本较高。
•复杂性高:伺服电机系统通常需要配备反馈系统和控制器,增加了系统的复杂性和维护成本。
步进电机步进电机是一种数字控制电机,通过控制输入的脉冲信号来控制转动步进角度,是一种开环控制系统。
步进电机适用于一些对位置精度要求不是很高的应用,例如打印机、纺织机等。
优点•低成本:步进电机相对于伺服电机来说制造和安装成本较低。
•简单控制:步进电机控制方式简单,只需输入脉冲信号即可实现旋转控制。
•静态稳定性好:步进电机在静止时具有良好的保持力,不易失步。
缺点•低速度、低转矩:步进电机通常速度和转矩较低,不适合高速、高精度的应用。
•容易失步:在一些负载较大或者工作环境恶劣的情况下,步进电机容易出现失步现象。
综上所述,伺服电机和步进电机各有优缺点,适用于不同的应用场景。
选择合适的电机类型需要根据具体的需求来进行综合考虑。
在高精度、高速度要求的场合,通常选择伺服电机;而在成本低、控制简单的应用中,步进电机更为适用。
希望本文对您有所帮助。
步进电机与伺服电区别
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直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
直流伺服系统
使用直线电机比滚珠丝杆的线性电机有何优点 使用直线电机比滚珠丝杆的线性电机有何优点? 由于定子和转子之间没有机械连接,所以消除了背隙、磨损、卡死问题,运动更加平滑。突出了更高精度、高速度、高加速度响应快、运动平滑、控制精度高、可靠性好体积紧凑、外形高度低、长寿命、免维护等特点。
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电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大。目前技术已有厂家可以做到很大的功率。
步进和伺服电机可以拆开检修或改装吗?
不要,最好让厂家去做,拆开后没有专业设备很难安装回原样,电机的转定子间的间隙无法保证。磁钢材料的性能被破坏,甚至造成失磁,电机力矩大大下降。
2 选择步进电机还是伺服电机系统?
Байду номын сангаас
3 何时选用直流伺服系统,它和交流伺服有何区别? 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
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体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。
步进电机与伺服电机的区别
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控制原理区别1
伺服电机与步进电机的特点与用途区别
伺服电机与步进电机的特点与用途区别一、伺服电机的特点与用途1. 特点•高精度性能:伺服电机具有高精度的位置控制能力,可以根据控制信号精确控制位置。
•速度响应快:伺服电机响应速度很快,能够在短时间内快速达到设定速度。
•负载能力强:伺服电机在承受负载时能够稳定工作,有较强的负载能力。
•动态响应性好:伺服电机的动态响应性能好,能够快速实现位置、速度或力的调整。
2. 用途•数控机床:在数控机床中,伺服电机常用于控制各种运动轴的定位和速度。
•机器人:伺服电机在机器人领域广泛应用,可以实现机械臂、关节等运动。
•印刷设备:伺服电机可以用于控制印刷设备中的张紧辊等部件的运动。
二、步进电机的特点与用途1. 特点•精确位置控制:步进电机可以通过控制脉冲信号实现精确的位置控制。
•简单驱动:步进电机的驱动相对简单,只需控制脉冲信号即可实现运动。
•静态摩擦力大:步进电机在停止时产生的静态摩擋大,有很好的保持力。
•低速转动平稳:步进电机在低速运动时转动平稳,适合需要高精度定位的场合。
2. 用途•3D打印机:步进电机常用于3D打印机中,控制打印头、平台等部件的精确运动。
•纺织设备:步进电机可以用于控制纺织设备中绞线、缝纫等部件的运动。
•医疗设备:步进电机可以被应用于医疗设备中,如医用机器人、手术器械等的精确控制。
三、伺服电机与步进电机的区别1.控制方式不同:伺服电机通过检测实际位置与设定位置之间的误差来控制,而步进电机通过脉冲信号控制位置。
2.适用领域不同:伺服电机更适用于需要高动态响应和精度控制的场合,而步进电机适用于需要简单驱动和精确位置控制的场合。
3.成本差异:伺服电机相对步进电机成本较高,但在某些对性能要求较高的场合更为适用。
综上所述,伺服电机和步进电机各有其特点和用途,选择合适的电机类型应根据具体应用场景和需求来决定,以达到最佳的效果和性能。
伺服电机 步进电机 通俗讲解
伺服电机和步进电机是现代工业中常见的两种电机类型,它们都有着广泛的应用领域,但是在工作原理、性能特点和适用场景上有着明显的区别。
在本文中,我们将对这两种电机进行通俗易懂的解释,帮助读者更好地理解它们的工作原理和特点。
一、伺服电机1.1 工作原理伺服电机通过控制系统对电机的转矩、速度和位置进行精确的调节,以实现精准的运动控制。
通常情况下,伺服电机由电机、编码器、控制器和反馈系统等组成。
控制器接收指令并通过反馈系统获取实际运动状态,然后调节电机的输出来实现所需的运动控制。
1.2 特点(1)精准控制:伺服电机能够实现高精度的位置控制和速度控制,广泛应用于需要高精度运动控制的场合。
(2)响应速度快:由于采用了闭环控制系统,伺服电机的响应速度非常快,能够迅速响应外部指令并实现快速准确的运动。
(3)负载能力强:伺服电机能够承受较大的负载,在高速、高精度运动控制的情况下仍能保持稳定的输出。
1.3 应用领域伺服电机广泛应用于数控机床、工业机器人、印刷设备、纺织设备等需要高精度运动控制的领域,以及飞行器、导弹、船舶等需要快速响应和精准控制的领域。
二、步进电机2.1 工作原理步进电机是一种数字式电机,通过依次通电给定的电磁线圈,使电机按一定的步距顺序转动。
步进电机的步距角和步距数与其结构有关,不同的步进电机有不同的步距角和步距数。
2.2 特点(1)结构简单:步进电机结构相对简单,通常由定子、转子、电磁线圈和控制电路组成,维护和安装相对方便。
(2)定位精度高:步进电机能够实现高精度的位置控制,适用于一些需要精准定位的场合。
(3)低速高扭矩:步进电机在低速情况下能够提供较大的输出扭矩,适合一些需要较大输出扭矩和低速运动的场合。
2.3 应用领域步进电机广泛应用于打印机、数码相机、纺织设备、医疗设备、自动售货机等需要精准定位和低速高扭矩输出的领域。
三、伺服电机和步进电机的比较3.1 工作原理对比伺服电机通过控制系统对电机的转矩、速度和位置进行精确的调节,实现精准的运动控制;步进电机是一种数字式电机,通过依次通电给定的电磁线圈,使电机按一定的步距顺序转动。
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英文专业资料翻译英文资料题目Step Motor & Servo MotorSystems and Controls英文资料来源Motion and Control中文译文题目步进电机和伺服电机的系统控制专业自动化姓名学号指导教师二OO八年六月十三日Step Motor&Servo Motor Systems and Controls WITH SUPPORT SOFTWARE, THERE’S NO MORE GUESS WORK Motion Architect® Software Does the Work for You... Configure ,Diagnose, Debug Compumotor’s M otion Architect is a Mic rosoft® Windows™-based software development tool for 6000Series products that allows you to automatically generate commented setup code, edit and execute motion control programs, and create a custom operator test panel. The heart of Motion Architect is the shell, which provides an integrated environment to access the following modules.• System Configurator—This module prompts you to fill in all pertinent set-up information to initiate motion. Configurable to the specific 6000 Series product that is selected, the information is then used to generate actual 6000-language code that is the beginning of your program.• Program Editor—This module allows you to edit code. It also has the commands available through ―Help‖ menus. A user’s gui de is provided on disk.• Terminal Emulator—This module allows you to interact directly with the 6000 product. ―Help‖ is again available with all commands and their definitions available for reference.• Test Panel—You can simulate your programs, debug programs, and check for program flow using this module.Because Its Windows, You Already Know How to Use ItMotion Architect® has been designed for use with all 6000 Series products—for both servo and stepper technologies. The versatility of Windows and the 6000 Series language allow you to solve applications ranging from the very simple to the complex.Motion Architect comes standard with each of the 6000 Series products and is a tool that makes using these controllers even more simple—shortening the project development time considerably. A value-added feature of Motion Architect, when used with the 6000 Servo Controllers, is its tuning aide. This additional module allows you to graphically display a variety of move parameters and see how these parameters change based on tuning values.Using Motion Architect, you can open multiple windows at once. For example, both the Program Editor and Terminal Emulator windows can be opened to run the program, get information, and then make changes to the program.On-line help is available throughout Motion Architect, including interactive access to the contents of the Compumotor 6000 Series Software Reference Guide.SOLVING APPLICATIONS FROM SIMPLETO COMPLEXServo Control is Yours with Servo Tuner SoftwareCompumotor combines the 6000 Series servo controllers with Servo Tuner software. The Servo Tuner is an add-on module that expands and enhances the capabilities of Motion Architect®.Motion Architect and the Servo Tuner combine to provide graphical feedback ofreal-time motion information and provide an easy environment for setting tuning gains and related systemparameters as well as providing file operations to save and recall tuning sessions.Draw Your Own Motion Control Solutions with Motion Toolbox Software Motion Tool box™ is an extensive library of LabVIEW® virtual instruments (VIs) for icon-based programming of Compumotor’s 6000 Series motion controllers.When using Motion Toolbox with LabVIEW, programming of the 6000 Series controller is accomplished by linking graphic icons, or VIs, together to form a block diagram. Motion Toolbox’s has a library of more than 150 command,status, and example VIs. All command and status VIs include LabVIEW source diagrams so you can modify them, if necessary, to suit your particular needs. Motion Toolbox als user manual to help you gut up and running quickly.comprehensiveM Software for Computer-Aided Motion Applications CompuCAM is a Windows-based programming package that imports geometry from CAD programs, plotter files, or NC programs and generates 6000 code compatible with Compumotor’s 6000 Series motion controllers. Available for purchase from Compumotor, CompuCAM is an add-on module which is invoked as a utility from the menu bar of Motion Architect.From CompuCAM, run your CAD software package. Once a drawing is created, save it as either a DXF file, HP-GL plot file or G-code NC program. This geometry is then imported into CompuCAM where the 6000 code is generated. After generating the program, you may use Motion Architect functions such as editing or downloading the code for execution.Motion Builder Software for Easy Programming of the 6000 SeriesMotion Builder revolutionizes motion control programming. This innovative software allows programmers to program in a way they are familiar with—a flowchart-style method. Motion Builder decreases the learning curve and makes motion control programming easy.Motion Builder is a Microsoft Windows-based graphical development environment which allows expert and novice programmers to easily program the 6000 Series products without learning a new programming language. Simply drag and drop visual icons that represent the motion functions you want to perform.Motion Builder is a complete application development environment. In addition tovisually programming the 6000 Series products, users may configure, debug, download, and execute the motion program.SERVO VERSUS STEPPER... WHAT YOU NEEDTO KNOWMotor Types and Their ApplicationsThe following section will give you some idea of the applications that are particularly appropriate for each motor type, together with certain applications that are best avoided. It should be stressed that there is a wide range of applications which can be equally well met by more than one motor type, and the choice will tend to be dictated by customer preference, previous experience or compatibility with existing equipment.A helpful tool for selecting the proper motor for your application is Compumotor’s Motor Sizing and Selection software package. Using this software, users can easily identify the appropriate motor size and type.High torque, low speedcontinuous duty applications are appropriate to the step motor. At low speeds it is very efficient in terms of torque output relative to both size and input power. Microstepping can be used to improve smoothness in lowspeed applications such as a metering pump drive for very accurate flow control.High torque, high speedcontinuous duty applications suit the servo motor, and in fact a step motor should be avoided in such applications because the high-speed losses can cause excessive motor heating.Short, rapid, repetitive movesare the natural domain of the stepper due to its high torque at low speeds, goodtorque-to-inertia ratio and lack of commutation problems. The brushes of the DC motor can limit its potential for frequent starts, stops and direction changes.Low speed, high smoothness application sare appropriate for microstepping or direct drive servos.Applications in hazardous environmentsor in a vacuum may not be able to use a brushed motor. Either a stepper or a brushless motor is called for, depending on the demands of the load. Bear in mind that heat dissipation may be a problem in a vacuum when the loads are excessive.SELECTING THE MOTOR THAT SUITS YOURAPPLICATIONIntroductionMotion control, in its widest sense, could relate to anything from a welding robot to the hydraulic system in a mobile crane. In the field of Electronic Motion Control, we are primarily concerned with systems falling within a limited power range, typically up to about 10HP (7KW), and requiring precision in one or more aspects. This may involve accurate control of distance or speed, very often both, and sometimes other parameters such as torque or acceleration rate. In the case of the two examples given, the welding robot requires precise control of both speed and distance; the crane hydraulic system uses the driver as the feedback system so its accuracy varies with the skill of the operator. This wouldn’t be considered a motion control system in the strict sense of the term.Our standard motion control system consists of three basic elements:Fig. 1 Elements of motion control systemThe motor. This may be a stepper motor (either rotary or linear), a DC brush motor or a brushless servo motor. The motor needs to be fitted with some kind of feedback device unless it is a stepper motor.Fig. 2 shows a system complete with feedback to control motor speed. Such a system is known as a closed-loop velocity servo system.Fig. 2 Typical closed loop (velocity) servo systemThe drive. This is an electronic power amplifier thatdelivers the power to operate the motor in response to low-level control signals. In general, the drive will be specifically designed to operate with a particular motor type –you can’t use a stepper drive to operate a DC brush motor, for instance.Application Areas of Motor TypesStepper MotorsStepper Motor BenefitsStepper motors have the following benefits:• Low cost• Ruggedness• Simplicity in construction• High reliabi lity• No maintenance• Wide acceptance• No tweaking to stabilize• No feedback components are needed• They work in just about any environment• Inherently more failsafe than servo motors.There is virtually no conceivable failure within the stepper drive module that could cause the motor to run away. Stepper motors are simple to drive and control in an open-loop configuration. They only require four leads. They provide excellent torque at low speeds, up to 5 times the continuous torque of a brush motor of the same frame size or double the torque of the equivalent brushless motor. This often eliminates the need for a gearbox. A stepper-driven-system is inherently stiff, with known limits to the dynamic position error.Stepper Motor DisadvantagesStepper motors have the following disadvantages:• Resonance effects and relatively long settlingtimes• Rough performance at low speed unless amicrostep drive is used• Liability to undetected position loss as a result ofoperating open-loop• They consume curren t regardless of loadconditions and therefore tend to run hot• Losses at speed are relatively high and can causeexcessive heating, and they are frequently noisy(especially at high speeds).• They can exhibit lag-lead oscillation, which isdifficult to damp. There is a limit to their availablesize, and positioning accuracy relies on themechanics (e.g., ballscrew accuracy). Many ofthese drawbacks can be overcome by the use ofa closed-loop control scheme.Note: The Compumotor Zeta Series minimizes orreduces many of these different stepper motor disadvantages.There are three main stepper motor types:• Permanent Magnet (P.M.) Motors• Variable Reluctance (V.R.) Motors• Hybrid MotorsWhen the motor is driven in its full-step mode, energizing two winding s or ―phases‖ at atime (see Fig. 1.8), the torque available on each step will be the same (subject to very small variations in the motor and drive characteristics). In the half-step mode, we are alternately energizing two phases and then only one as shown in Fig. 1.9. Assuming the drive delivers the same winding current in each case, this will cause greater torque to be produced when there are two windings energized. In other words, alternate steps will be strong and weak. This does not represent a major deterrent to motor performance—the available torque is obviously limited by the weaker step, but there will be a significant improvement in low-speed smoothness over the full-step mode.Clearly, we would like to produce approximately equal torque on every step, and this torque should be at the level of the stronger step. We can achieve this by using a higher current level when there is only one winding energized. This does not over dissipate the motor because the manufacturer’s current rating assumes two pha ses to be energized the current rating is based on the allowable case temperature). With only one phase energized, the same total power will be dissipated if the current is increased by 40%. Using this higher current in the one-phase-on state produces approximately equal torque on alternate steps (see Fig. 1.10).Fig. 1.8 Full step current, 2-phase onFig. 1.9 Half step currentFig. 1.10 Half step current, profiledWe have seen that energizing both phases with equal currents produces an intermediate step position half-way between the one-phase-on positions. If the two phase currents are unequal, the rotor position will be shifted towards the stronger pole. This effect is utilized in the microstepping drive, which subdivides the basic motor step by proportioning the current in the two windings. In this way, the step size is reduced and the low-speed smoothness is dramatically improved. High-resolution microstep drives divide the full motor step into as many as 500 microsteps, giving 100,000 steps per revolution. In this situation, the current pattern in the windings closely resembles two sine waves with a 90°phase shift between them (see Fig. 1.11). The motor is now being driven very much as though it is a conventional AC synchronous motor. In fact, the stepper motor can be driven in this way from a 60 Hz-US (50Hz-Europe) sine wave source by including a capacitor in series with one phase. It will rotate at 72 rpm.Fig. 1.11 Phase currents in microstep modeStandard 200-Step Hybrid MotorThe standard stepper motor operates in the same way as our simple model, but has a greater number of teeth on the rotor and stator, giving a smaller basic step size. The rotor is in two sections as before, but has 50 teeth on each section. The half-tooth displacement between the two sections is retained. The stator has 8 poles each with 5 teeth, making a total of 40 teeth (see Fig. 1.12).Fig. 1.12 200-step hybrid motorIf we imagine that a tooth is placed in each of the gaps between the stator poles, there would be a total of 48 teeth, two less than the number of rotor teeth. So if rotor and stator teeth are aligned at 12 o’clock, they will also be aligned at 6 o’clock. At 3 o’clock and 9 o’clock the teeth will be misaligned. However, due to the displacement between the sets of rotor teeth, alignment will occur at 3 o’clock and 9 o’clock at the other end of the rotor.The windings are arranged in sets of four, and wound such that diametrically-opposite poles are the same. So referring to Fig. 1.12, the north poles at 12 a nd 6 o’clock attract the south-pole teeth at the front of the rotor; the south poles at 3 and 9 o’clock attract the north-pole teeth at the back. By switching current to the second set of coils, the stator field pattern rotates through 45°. However, to align with this new field, the rotor only has to turn through 1.8°. This is equivalent to one quarter of a tooth pitch on the rotor, giving 200 full steps per revolution.Note that there are as many detent positions as there are full steps per rev, normally 200. The detent positions correspond with rotor teeth being fully aligned with stator teeth. When power is applied to a stepper drive, it is usual for it to energize in the ―zero phase‖ state in which there is current in both sets of windings. The resulting rotor position does not correspond with a natural detent position, so an unloaded motor will always move by at least one half step at power-on. Of course, if the system was turned off other than in the zero phase state, or the motor is moved in the meantime, a greater movement may be seen at power-up.Another point to remember is that for a given current pattern in the windings, there are as many stable positions as there are rotor teeth (50 for a 200-step motor). If a motor isde-synchronized, the resulting positional error will always be a whole number of rotor teeth or a multiple of 7.2°. A motor cannot ―miss‖ individual steps – position errors of one or two steps must be due to noise, spurious step pulses or a controller fault.Fig. 2.19 Digital servo driveDigital Servo Drive OperationFig. 2.19 shows the components of a digital drive for a servo motor. All the main control functions are carried out by the microprocessor, which drives a D-to-A convertor to produce an analog torque demand signal. From this point on, the drive is very much like an analog servo amplifier.Feedback information is derived from an encoder attached to the motor shaft. The encoder generates a pulse stream from which the processor can determine the distance travelled, and by calculating the pulse frequency it is possible to measure velocity.The digital drive performs the same operations as its analog counterpart, but does so by solving a series of equations. The microprocessor is programmed with a mathematical model (or ―algorithm‖) of the equivalent analog system. This model predicts the behavior of the system. In response to a given input demand and output position. It also takes into account additional information like the output velocity, the rate of change of the input and the various tuning settings.To solve all the equations takes a finite amount of time, even with a fast processor – this time is typically between 100ms and 2ms. During this time, the torque demand must remain constant at its previously-calculated value and there will be no response to a change at the input or output. This ―update time‖ therefore becomes a critical factor in the performance of a digital servo and in a high-performance system it must be kept to a minimum.The tuning of a digital servo is performed either by pushbuttons or by sending numerical data from a computer or terminal. No potentiometer adjustments are involved. The tuning data is used to set various coefficients in the servo algorithm and hence determines the behavior of the system. Even if the tuning is carried out using pushbuttons, the final values can be uploaded to a terminal to allow easy repetition.In some applications, the load inertia varies between wide limits – think of an arm robot that starts off unloaded and later carries a heavy load at full extension. The change in inertia may well be a factor of 20 or more, and such a change requires that the drive isre-tuned to maintain stable performance. This is simply achieved by sending the new tuning values at the appropriate point in the operating cycle.步进电机和伺服电机的系统控制只要有软件的支持,这里将不再有猜测性的工作。