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樓主  發(fā)表于: 2008-06-04 10:22
伺服電機和步進電機的區(qū)別

步進電機和交流伺服電機性能比較
步進電機是一種離散運動的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異,F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

一、控制精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機,其步距角為0.09°;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例,對于帶標準2500線編碼器的電機而言,由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù),其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當(dāng)量的1/655。

二、低頻特性不同

步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時,一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器,或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。

交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調(diào)整。

三、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

四、過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍,可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。

五、運行性能不同

步進電機的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。

六、速度響應(yīng)性能不同

步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,以松下MSMA 400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒,可用于要求快速啟停的控制場合。

綜上所述,交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。

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1樓  發(fā)表于: 2008-06-04 10:24
((((((伺服的解釋)))))
伺服就是一個提供閉環(huán)反饋信號來控制位置和轉(zhuǎn)速.

伺服在半導(dǎo)體設(shè)備中的應(yīng)用極其廣泛,例如在涂膠機,光刻機等設(shè)備上均有,下面就關(guān)于伺服電機的相關(guān)問題作出了整理,希望在今后的工作中能帶來幫助.

1.伺服電機為什么不會丟步?

伺服電機驅(qū)動器接收電機編碼器的反饋信號,并和指令脈沖進行比較,從而構(gòu)成了一個位置的半閉環(huán)控制。所以伺服電機不會出現(xiàn)丟步現(xiàn)象,每一個指令脈沖都可以得到可靠響應(yīng)。

2.對伺服電機進行機械安裝時,應(yīng)特別注意什么?

由于每臺伺服電機后端部都安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器,它是一個十分易碎的精密光學(xué)器件,過大的沖擊力肯定會使其損壞。

3.如何調(diào)節(jié)伺服電機,調(diào)節(jié)伺服電機有幾種方式?

答:使用Twin Line軟件對電機的PID參數(shù)、電機參數(shù)、電子齒輪比等進行調(diào)節(jié)。

4.我們想用伺服電機替換產(chǎn)品中的步進電機,應(yīng)注意哪些問題?

A.為了保證控制系統(tǒng)改變不大,應(yīng)選用數(shù)字式伺服系統(tǒng),仍可采用原來的脈沖控制方式;
B.由于伺服電機都有一定過載能力,所以在選擇伺服電機時,經(jīng)驗上可以按照所使用的步進電機輸出扭矩的1/3來參考確定伺服電機的額定扭矩;
C.伺服電機的額定轉(zhuǎn)速比步進電機的轉(zhuǎn)速要高的多,為了充分發(fā)揮伺服電機的性能,最好增加減速裝置,讓伺服電機工作在接近額定轉(zhuǎn)速下,這樣也可以選擇功率更小的電機,以降低成本。

5.用脈沖方式控制伺服電機的優(yōu)點?

一可靠性高,不易發(fā)生飛車事故。用模擬電壓方式控制伺服電機時,如果出現(xiàn)接線接錯或使用中元件損壞等問題時,有可能使控制電壓升至正的最大值。這種情況是很危險的。如果用脈沖作為控制信號就不會出現(xiàn)這種問題。
二 信號抗干擾性能好。數(shù)字電路抗干擾性能是模擬電路難以比擬的。
當(dāng)然目前由于伺服驅(qū)動器和運動控制器的限制,用脈沖方式控制伺服電機也有一些性能方面的弱點。一是伺服驅(qū)動器的脈沖工作方式脫離不了位置工作方式,二是運動控制器和驅(qū)動器如何用足夠高的脈沖信號傳遞信息。
這兩個根本的弱點使脈沖控制伺服電機有很大限制。
(1)控制的靈活性大大下降。這是因為伺服驅(qū)動器工作在位置方式下,位置環(huán)在伺服驅(qū)動器內(nèi)部。這樣系統(tǒng)的PID參數(shù)修改起來很不方便。當(dāng)用戶要求比較高的控制性能時實現(xiàn)起來會很困難。從控制的角度來看,這只是一種很低級的控制策略。如果控制程序不利用編碼器反饋信號,事實上成了一種開環(huán)控制。如果利用反饋控制,整個系統(tǒng)存在兩個位置環(huán),控制器很難設(shè)計。在實際中,常常不用反饋控制,但不定時的讀取反饋進行參考。這樣的一個開環(huán)系統(tǒng),如果運動控制器和伺服驅(qū)動器之間的信號通道上產(chǎn)生干擾,系統(tǒng)是不能克服的。
(2)控制的快速性速度不高。

6.伺服驅(qū)動器的“4”號報警是什么意思,?

答:這是電機傳感器錯誤,或者是編碼器與電機的連線沒有連接好,或者是動力電源缺相。

7.伺服驅(qū)動器“2”號報警,怎樣解決,需要調(diào)節(jié)哪些參數(shù)?

答:應(yīng)該調(diào)節(jié)驅(qū)動器控制信號的30號角使其是高電平。

8.如何根據(jù)客戶的要求為客戶選配伺服電機和減速機,所選的方案應(yīng)為最佳。

答:根據(jù)功率選取減速機,選出合適的減速機尺寸,在根據(jù)減速機選擇合適的伺服電機,一定要注意速度的選取。

9.伺服電機通電以前應(yīng)做哪些檢查工作?

答:檢查電機與驅(qū)動器的連線,連線不能虛連,線不能接錯。

10.控制伺服時,給信號時,伺服電機不轉(zhuǎn),振動?

答:U,V,W三相接錯。

伺服驅(qū)動系統(tǒng)(Servo System)簡稱伺服系統(tǒng),是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng),例如數(shù)控機床等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機要求具有響應(yīng)速度快、定位準確、轉(zhuǎn)動慣量(使用在機電系統(tǒng)中的伺服電機的轉(zhuǎn)動慣量較大,為了能夠和絲杠等機械部件直接相連。伺服電機有一種專門的小慣量電機,為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類電機的過載能力低,當(dāng)使用在進給伺服系統(tǒng)中時,必須加減速裝置。轉(zhuǎn)動慣量反映了系統(tǒng)的加速度特性,在選擇伺服電機時,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量不能大于電機轉(zhuǎn)動慣量的3倍。)較大等特點,這類專用的電機稱為伺服電機。當(dāng)然,其基本工作原理和普通的交直流電機沒有什么不同。該類電機的專用驅(qū)動單元稱為伺服驅(qū)動單元,有時簡稱為伺服,一般其內(nèi)部包括電流、速度和/或位置閉環(huán)。

伺服(Servo)是一個性能上的名詞,一般只要主令和控制結(jié)果的近似達到了一定高的程度就能稱為伺服,這和機器的結(jié)構(gòu)沒有直接的關(guān)系。例如伺服系統(tǒng)都沒有精確的慣量匹配的范圍,這是因為慣量匹配的結(jié)果只要不影響控制對象對主令跟隨或影響不大就好了,跟具體是3還是3.5沒有關(guān)系。伺服系統(tǒng)也不一定是電機系統(tǒng),有的氣動系統(tǒng)就稱為氣動伺服。

伺服系統(tǒng)本質(zhì)上是一種隨動系統(tǒng)。只不過被控量是位移或是其對時間的導(dǎo)數(shù)。如果要問什么是隨動系統(tǒng),就是一個系統(tǒng)的輸出盡可能以最快,最精確的方式復(fù)現(xiàn)輸入信號。其衡量的指標有超調(diào)量、延遲。

伺服,顧名思義,就是伺候服務(wù),別人叫干什么就干什么,干的越好就伺服水平就越高,在控制領(lǐng)域也一樣,執(zhí)行輸入信號越快越真實,其伺服控制系統(tǒng)的水平也越高。

   
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    2樓  發(fā)表于: 2008-06-04 11:14
    謝謝  一天賊忙  !!!!