步进电机和交流伺服电机性能比较 B

发布时间:2011-05-24 15:31:54   来源:文档文库   
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  1、控制精度不同   显然,楼主不知道步进电机驱动器有“细分”的概念。两相步进电机的步进角是1.8度没错,但是,现在64细分的驱动器也很常见了。注意,这个时候,电机是200*64=12800个脉冲转一圈。而市面上常见的交流伺服,编码器不过是2048或者2500线的。当然,有17位编码器的电机,不过,步进驱动器也有256细分的。从分辨率而言,交流伺服还是要高一些,但是远没有楼主所写得那么夸张。而且,既然是说控制精度,那么,用过伺服的人都应该知道,伺服的动态重现性是分辨率的多少倍。就常规设计而言,选型时,要把重现性指标乘以5作为伺服反馈的分辨率。这样,伺服的控制精度真的比伺服好吗?   2、低频特性不同   当步进电机细分数达到32以上时,基本就没有低频振动的问题了。而伺服想保持一个准确、稳定的低速,用过的人应该知道参数有多难调(只要速度、不要位置的话,还好做一点)   3、频矩特性不同   对于转矩,需要补充一点,伺服本身是没有保持力矩的,而步进电机有保持力矩。区别在于,伺服电机的所谓静止,实际上是一个动平衡的过程,电机不会真的停在指定位置上(所以交流伺服的重现性要定到反馈分辨率的3-5倍,而步进电机重现性可以比分辨率更高)。   4、过载能力不同   这个没有什么可说的,不过对于力矩浪费的说法,还是有点意见。很多步进驱动器提供了半流功能,在不需要全力矩输出的时候,可以降低电流,减小力矩。   5、运行性能不同   丢步确实是步进电机的致命缺陷,但是,伺服就可以不考虑加减速的曲线吗?你真给一个阶跃信号试试,电机会有多大的抖动。不过抖归抖,最终还是会停在正确的位置上,这确实比步进强。如果是定位控制,这个抖动无所谓了,如果是过程控制,谁敢这么用?   6、速度响应性能不同   因为交流伺服可以有瞬间大扭矩输出,所以加速性能可能比步进强,不过松下加到3000RPM用几毫秒,先试过再来说话好不好?而且说到响应,那就不能不说交流伺服的本质缺陷——滞后。一般电机,速度环响应2毫秒,位置环响应则很少看到数据,一般认为是8毫秒。说到快速起停,伺服总是手其响应频率限制,而步进电机基本不用考虑响应时间的问题。用步进电机可以很简单的做到一秒起停100次,每次移动20微米,用伺服大家可以试试看。   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。   伺服和步进各有优缺 点,都有彼此无法替代的特点:   1、在控制精度上,我个人的想法一般情况下还是伺服优于步进,步进是有细分,但细分高于40以上还有实际意义吗?256细分的步角已经出现大小步的现象了,如何谈精度?个人认为40以上的细分已经不能作为定位了,只能为了加强运行的平滑性,而伺服电机可以通过外部的编码器分辨率的加大来提高精度。   2、伺服在微动或定位保持上确实是一种动态的平衡,它是系统通过检测的位置信号进行的负反馈PID调节,它低于一个编码器分辨率时的微动不响应,定位保持时也是动态的响应外部负载而随时改变力矩以达到动态的静平衡,保持精度比步进差。   3、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,那么停电后再次上电时驱动器不会按照停止时的各相电流进行分配,那么出现了步进电机重新上电时通常会出现强烈的小振一下,也就是转子迅速与初始定子磁场对应,而伺服没有该现象。   4、关于响应时间,步进在其启动频率和加速允许的条件下确实可以做到比伺服快的多频繁正反向启动停止,但其有严格的启动频率和加速要求,如果是高频启动,例如:单次的0到1000转/分(普通步进只能几百转/分,举例按能达到高速的3相混合步进算),伺服从接到脉冲到整定结束的时间会比步进的加速时间快。   5、关于最高速和步进有丢步问题上:伺服优势明显。   6、伺服由于有PID调节,会有整定时间的问题,该时间会随速度的高低和负载的变化而变化,该整定时间可控性差。整定时间与加减速时间不同,整定时间由系统PID增益、积分时间常数、设定速度值等等因素影响。步进却没有整定时间的概念,加减速时间简单可控制。   7、转矩的控制上,步进的电机的转矩会随着速度的变化而明显改变,在高速区域会随着速度的变化产生强烈的下降;伺服在额定转速内最大转矩为恒力矩输出,而且伺服可以进行力矩控制,这是步进无法做倒的。   8、价格上,步进优势很明显。

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/2e0b8a641ed9ad51f01df245.html

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