伺服电机的控制方法有哪些？它与步进电机的控制区别在哪？

步进电机(Stepper Motor)和伺服电机(Servo Motor)是在工业领域中常见的两种电动机类型。步进电机和伺服电机的区别主要体现在工作原理、控制方式、输出转矩特性以及控制系统复杂性等方面。通过理解它们的区别和特点，可以更好地选择适合的电机类型，并在相应的应用中发挥出最佳的性能和效果。

1.工作原理方面的区别

步进电机是通过依次激活每个电磁线圈的方式来实现转动的。当电流经过每个线圈时，电磁力将引起转子对齿轮或传动系统的转动。每次激活电磁线圈，转子就会以固定的角度移动一步。因此，步进电机的运动是离散的，可以精确控制每一步的位置。

相比之下，伺服电机是通过反馈控制系统来实现精确控制和定位。伺服电机的系统结构包括一个电机、编码器和反馈控制器。编码器会实时监测电机转子的位置，并将数据反馈给控制器。控制器根据所需位置和实际位置之间的差异来调整电机的转速和力矩输出，以确保精确的运动控制。

2.控制方式的区别

步进电机通常使用开环控制系统。在这种系统中，控制器向电机发送指令，而电机按照指令执行相应的动作。由于步进电机的每一步是离散的，且任意两步之间存在固定的角度，所以在正常条件下，不需要进行位置反馈。这使得步进电机系统相对简单，控制方式也相对简单。

而伺服电机一般采用闭环控制系统。闭环控制系统通过实时的位置反馈来控制电机的转动。编码器监测电机转子的实际位置，并将该信息反馈给控制器。控制器与输入的位置指令进行比较，并根据差异对电机进行调整。这种闭环控制系统能够提供更高的控制精度和稳定性，适用于需要高精度定位的应用。

3.输出转矩的特性差异

步进电机通常具有高转矩输出，尤其在低速运转时，其输出转矩性能优于伺服电机。这使得步进电机在需要承载较大负载或具有较高静态转矩要求的应用中表现出色。然而，在高速运行或加速/减速过程中，步进电机的输出转矩会显著下降，造成控制系统的动态响应性能不佳。

伺服电机则具有较为平滑和稳定的转矩输出特性。通过闭环控制系统，伺服电机可以在整个速度范围内提供稳定的转矩输出。这使得伺服电机适用于需要高速运行、高加速/减速性能以及精确定位的应用。

4.控制系统复杂性的差异

由于步进电机使用开环控制，其控制系统相对简单，仅需提供适当的脉冲信号即可实现基本的转动。这使得步进电机较为容易集成到各种控制系统中，成本相对较低。

伺服电机的控制系统相对复杂，需要编码器和反馈控制器等组件，以实现闭环控制。这使得伺服电机的集成要求更高，成本也相对较高。但它的高精度和稳定性在某些应用中是必不可少的。

区别1：不同的控制方法

步进电机通过控制脉冲数来控制旋转角度。一个脉冲对应于一个步距角。伺服电机通过控制脉冲时间来控制旋转角度。

差异2：所需的工作设备和工作流程不同

步进电机所需的电源(所需电压由驱动器参数给出)、脉冲发生器(现在大多数使用平板)、步进电机和驱动器(驱动器设置步距角。如果步距角设置为0.45°，则给出脉冲，电机移动0.45°);

其工作流程是步进电机一般需要两个脉冲：信号脉冲和方向脉冲。

伺服电机所需的电源是开关(继电器开关或继电器卡)和伺服电机;其工作流程是电源连接开关，然后是伺服电机。

差异3：不同的低频特性

步进电机在低速时容易发生低频振动。振动频率与负载条件和驾驶员的性能有关。一般认为，振动频率为电机空载跳跃频率的一半。这种由步进电机的工作原理确定的低频振动现象对机器的正常运行非常不利。

当步进电机低速工作时，通常应使用阻尼技术来克服低频振动现象，例如在电机上添加阻尼器或在驱动器上使用细分技术。交流伺服电机运行非常平稳，即使在低速下也不会振动。

交流伺服系统具有共振抑制功能，可以覆盖机械的刚度不足，系统内部提供频率分析功能(FFT)，可以检测机械的共振点，便于系统调整。

差异4：不同的扭矩频率特性

步进电机的输出转矩随着速度的增加而减小，并且在更高的速度下将急剧下降。因此，最大工作速度一般为300-600r/min。

交流伺服电机具有恒定转矩输出，即在额定转速范围内(一般为2000或3000 R/min)输出额定转矩，在额定转速以上输出恒定功率。

差异5：不同的过载能力

步进电机通常没有过载能力。

交流伺服电机具有很强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和扭矩过载的能力。最大扭矩是额定扭矩的3倍，可用于克服起动时惯性负载的惯性力矩。

(由于步进电机没有这样的过载能力，为了克服这一惯性力矩，在选择时通常需要选择一个扭矩大的电机，而机器在正常运行时不需要这么大的扭矩，这会导致扭矩浪费。)

差异6：不同的速度响应性能

步进电机从静态加速到工作速度(通常为每分钟几百转)需要200-400ms。交流伺服系统具有良好的加速性能。以松下msma400w交流伺服电机为例，它从静态加速到3000r/min的额定速度。它只需几毫秒，可用于需要快速启动和停止的控制场合。

坦率地说，磁极对的数量大，速度慢，控制角大，电源线引脚都是步进电机，功率通常很低。

具有高精度和高速度，可用于速度、位置和扭矩控制。电源线为UVW三线，通常为伺服电机。极数通常不超过5，功率从几十瓦到几十千瓦。

让我们来看看步进电机和伺服电机的概念。

伺服电机可以使控制速度和位置精度非常精确，并可以将电压信号转换为扭矩和速度来驱动控制对象。

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1.步进电机和伺服电机的控制精度不同。两相混合式步进电机的步距角一般为1.8°，三相混合式步进电机的步距角为1.2°。还有一些高性能的步进电机具有较小的步进角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。对于带有标准2500线编码器的伺服电机，由于驱动器采用了四倍频技术，脉冲当量为360°/10000=0.036°。

对于绝大多数用户来说，光电传感器的机械传输精度和定位精度都不如步进电机伺服电机的物理精度高。没有必要单方面追求电机的最高精度。

2.步进电机和伺服电机的转矩频率特性不同。

步进电机的输出转矩随着转速的增加而减小，在较高转速下会急剧下降，因此最大工作转速一般为0-900 rpm。交流伺服电机为恒转矩输出，即在额定转速范围内(一般为1000~3000rpm)输出额定转矩。

3.步进电机和伺服电机具有不同的过载能力。

4.步进电机和伺服电机具有不同的操作性能。步进电机的控制是开环控制。如果起动频率过高或负载过大，很容易失去阶跃或阻塞转子。如果速度太高，很容易超调。因此,为保证其控制精度,应妥善处理提速和降速问题。，

5.交流伺服驱动系统是闭环控制。驱动器可以直接采样电机编码器的反馈信号。位置环和速度环在内部形成。一般来说，步进电机不会出现阶跃损失或超调，控制性能更可靠。伺服电机是一个闭环系统，伺服驱动器可以自动校正丢失的脉冲，并在堵转的情况下及时反馈给控制器。虽然步进电机是开环系统，但必须使用足够的转矩裕度以避免堵转。

6.步进电机和伺服电机的速度响应性能不同。

7.步进电机从静态加速到工作速度需要100-2000毫秒。交流伺服系统的加速性能良好。从静止加速到3000rpm的额定速度只需几毫秒。可用于需要快速启动和停止的控制场合。

步进电机和伺服电机分别为： 控制元件在工业传动控制领域得到了广泛的应用。但是步进电机和伺服电机有什么区别呢?只有了解步进电机和伺服电机的区别，才能准确判断是使用步进电机还是伺服电机。

在越来越多的高标准工业自动化应用中，技术进步正在改变步进电机和伺服电机之间的性能成本比。

采用闭环技术后，闭环步进电机为用户提供了卓越的精度和效率，不仅可以实现伺服电机的性能，而且具有步进电机价格低廉的优势。成本较低的步进电机正逐渐渗透到以高成本伺服电机为主的应用领域。

步进电机与伺服电机的比较

根据传统概念，伺服控制系统的性能在需要800 rpm以上速度和高动态响应的应用中更为优异。步进电机更适合低速、低至中等加速度和高保持扭矩的应用。