伺服电机与步进电机的区别和性能比较

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1、伺服电机与步进电机的区别和性能比较伺服电机与步进电机的区别和性能比较　　严格来说，步进电机也属于伺服电机的一种，伺服电机是特指可以精确受控的电机(指转速、转角、行程可控等等)，包括直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机，但不严格时则多数指交/直流伺服电机。　　与交直流伺服电机相比，步进电机最大的特点是转角、转速均可方便的精确控制，控制系统简单，它采用顺序脉冲驱动，依次序在定子间接入不同脉冲电流次序，导致步进电机的齿间磁力差距而拉动转子转动，控制脉冲的数量直接对应着转子的齿步数，因此不严格要求时，可以省略位置传感器，而且停转后有自锁能力，控制起来比交直流电机容易得多，所以是最常

2、用的伺服电机，特别是在小功率、小体积的电控机械中居统治地位。　　但步进电机最大的缺点是转矩比较小、功率比较小(最大也只是在KW级别)，转动的平顺性也不算好，一般用于小型机电系统。　　而交直流伺服电机的主要优点是功率大(可达数百kw)、转矩大、速度范围极高(可以极慢也可以极快)，而且转矩顺滑、抖动小，一般用于大型、高性能数控系统，但交/直流伺服系统的控制都很复杂，都需要精确的转角传感器或者位置传感器做闭环控制，算法复杂，而且成本高昂、体积庞大。　　直流伺服电机一般采用电压控制，少数也可以采用电流控制，电压或电流与电机的转速之间存在着一定的函数关系，控制系统根据角度传感器反馈的

3、信号，控制这个电机电压，最后达到控制电机的转速或转角。　　　　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。　　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

4、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

5、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。　　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。　　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

6、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。直流伺服电机采用梯形波控制，相对差一些。直流伺服电机中无刷伺服电机比有刷伺服电机要性能要好。　　伺服电机驱动器　　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

7、目标值进行比较，调整转子转动的角度。　　　　有刷直流伺服电机驱动器：电动机的工作原理和普通的直流电机完全相同，驱动器为三闭环结构，从内到外分别为电流环、速度环、位置环。电流环的输出控制电机的电枢电压，电流环的输入为速度环PID的输出，速度环的输入为位置环的PID输出，位置环的输入即是给定输入，控制原理图如上图。　　无刷直流伺服电机驱动器：供电电源为直流，经过内部的三相逆变器逆变成U/V/W的交流电，供给电动机，驱动器同样采用三闭环控制结构（电流环、速度环、位置环），驱动控制原理同上。　　交流伺服电机驱动器：大体可以