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工作原理

伺服系统（servo mechanism）是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，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呼应，或者叫闭环，如此一来，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。

一般工业用的伺服电机都是三环控制，即电流环、速度环、位置环，分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。芯片通过三者的反馈控制电机各相的驱动电流，实现电机的速度和位置都准确按照预定运行。伺服电机能保证只要负载在额定范围内，就能达到很高的精度，具体精度首先受制于编码器的码盘，与控制算法也有很大关系。伺服电机常用于需要高精度定位的领域，比如机床、工业机械臂、机器人等。

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步进电机和伺服电机哪个好？有哪些区别？（详解）

　　步进电机和伺服电机哪个好，这个没有绝对的答案，适合的才是最好的!下面从步进电机和伺服电机各种的优缺点、性能特点进行分析：

      步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

　　1、电机旋转的角度正比于脉冲数;

　　2、电机停转的时候具有最大的转矩(当绕组激磁时);

　　3、由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性;

　　4、优秀的起停和反转响应;

　　5、由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命;

　　6、电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本;

　　7、仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转;

　　8、由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。

　　缺陷：

　　1、如果控制不当容易产生共振;

　　2、难以运转到较高的转速;

　　3、难以获得较大的转矩;

　　4、在体积重量方面没有优势，能源利用率低;

　　5、超过负载时会破坏同步，高速工作时会发出振动和噪声。

　　伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助zhi马达间接变速装置。

　　伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可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。

　　1、无电刷和换向器，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。

　　缺点：

　　1、必须根据负荷的需要调整伺服;

　　2、会出现电刷磨损的粉末，无法在干净的环境下使用;

　　3、电刷会有消耗，需要保养;

　　4、会产生机械及电机的噪声。

　　1、同一台步进电机，在使用不同驱动方案时，其矩频特性也相差很大。

　　2、步进电机在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到各相绕组上(由驱动器内的环形分配器控制绕组通断电的方式)。

　　3、步进电机没有积累误差：

　　一般步进电机的精度为实际步距角的百分之三到五，且不累积。

　　4、步进电机外表允许的最高温度：

　　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。

　　5、步进电机的力矩会随转速的升高而下降：

　　当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率(或速度)的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

　　6、步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定频率就无法启动，并伴有啸叫声。

　　步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。

　　7、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(比如IM483的供电电压为12～48VDC)，电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。

　　如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。

　　8、供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。

　　如果采用线性电源，电源电流一般可取I的1.1～1.3倍;如果采用开关电源，电源电流一般可取I的1.5～2.0倍。

　　9、当脱机信号FREE为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态(脱机状态)。

　　在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式)，就可以将FREE信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将FREE信号置高，以继续自动控制。

　　10、用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向，只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。

　　11、四相混合式步进电机一般由两相步进驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。

　　串联接法一般在电机转速较低的场合使用，此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍，因而电机发热小;并联接法一般在电机转速较高的场合使用(又称高速接法)，所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍，因而步进电机发热较大。