摘要：本文首先介紹了步進(jìn)電機和伺服電機的性能比較，然后介紹了伺服電機相對于步進(jìn)電機的優(yōu)勢，后闡述了電機的選擇原則以及如何正確選擇伺服電機和步進(jìn)電機，具體跟隨邊肖了解。

　　什么是伺服和步進(jìn)電機？

伺服電機，也稱為執(zhí)行機構(gòu)電機，在自動控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行機構(gòu)，將接收到的電信號轉(zhuǎn)換成電機軸上的角位移或角速度。它分為兩類：DC伺服電機和交流伺服電機。它的主要特點是信號電壓為零時，沒有旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著扭矩的增加而勻速下降。伺服主要靠脈沖定位。基本上可以理解為伺服電機接收到脈沖時，會旋轉(zhuǎn)一個與脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移。由于伺服電機本身具有發(fā)送脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度就會發(fā)出相應(yīng)數(shù)量的脈沖，與伺服電機接收到的脈沖相呼應(yīng)，或者稱為閉環(huán)。這樣，系統(tǒng)將知道有多少脈沖被發(fā)送到伺服電機，同時又有多少脈沖被接收回來。

步進(jìn)電機是一種離散運動裝置，本質(zhì)上與現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有關(guān)。在目前國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)中，步進(jìn)電機被廣泛使用。隨著全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機越來越多地應(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，在運動控制系統(tǒng)中，大多采用步進(jìn)電機或全數(shù)字交流伺服電機作為執(zhí)行電機。雖然它們在控制方式(脈沖序列和方向信號)上相似，但在性能和應(yīng)用上卻有很大的不同。本文比較了這兩種系統(tǒng)的性能。

　　步進(jìn)電機和伺服電機的性能比較_哪個好

，控制精度不同

兩相混合式步進(jìn)電機的步距角一般為3.6和1.8，五相混合式步進(jìn)電機的步距角一般為0.72和0.36。還有一些步進(jìn)角度較小的高性能步進(jìn)電機。比如Stone公司生產(chǎn)的線切割機床用步進(jìn)電機，步進(jìn)角為0.09；伯杰LAHR公司生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機的步距角可以通過dip開關(guān)設(shè)置為1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072和0.036，與兩相和五相混合式步進(jìn)電機的步距角兼容。

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)字交流伺服電機為例，對于標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機，由于驅(qū)動器中的四倍頻技術(shù)，脈沖當(dāng)量為360/10000=0.036。對于帶17位編碼器的電機，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖就旋轉(zhuǎn)一次，即其脈沖當(dāng)量為360/131072=9.89秒。是步進(jìn)角為1.8的步進(jìn)電機脈沖當(dāng)量的1/655。

第二，低頻特性不同

步進(jìn)電機在低速時容易產(chǎn)生低頻振動。振動頻率與負(fù)載條件和駕駛員的表現(xiàn)有關(guān)。一般認(rèn)為振動頻率是電機空載起飛頻率的一半。這種由步進(jìn)電機工作原理決定的低頻振動現(xiàn)象，對機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。步進(jìn)電機低速工作時，應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，如在電機上增加阻尼器或在驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)。

交流伺服電機運行非常平穩(wěn)，即使低速也不會振動。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可以彌補機械剛性不足，系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率分析功能(FFT)，可以檢測機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。

第三，矩頻特性不同

步進(jìn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小，在轉(zhuǎn)速較高時急劇下降，因此其工作轉(zhuǎn)速一般為300 ~ 600 rpm。交流伺服電機具有恒定的扭矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000轉(zhuǎn)/分或3000轉(zhuǎn)/分)內(nèi)輸出額定扭矩，在額定轉(zhuǎn)速以上輸出恒定功率。

第四，超載能力不同

步進(jìn)電機一般不具備過載能力。交流伺服電機過載能力強。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載的能力。扭矩是額定扭矩的三倍，可以用來克服起動力矩時慣性負(fù)載的慣性力矩。由于步進(jìn)電機不具備這種過載能力，為了克服選擇時的這種慣性矩，往往需要選擇轉(zhuǎn)矩較大的電機，但機器在正常運行時并不需要這么大的轉(zhuǎn)矩，所以出現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩浪費的現(xiàn)象。

第五，經(jīng)營業(yè)績不同

步進(jìn)電機控制是開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大，容易失步或失速，速度過高容易超調(diào)，為了保證其控制精度，要處理好。

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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。

　　七、價格不同

　　由于伺服電機及其驅(qū)動器的制造成本和技術(shù)含量相對較高，因此價格也比步進(jìn)電機高了 不少，尤其是盡快的伺服電機價格差距更大。今年來國產(chǎn)伺服電機發(fā)展很快，有了不少品種 和型號的伺服電機可供選擇，性價比也較高。

　　綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機。但在一些要求不高的場合也 經(jīng)常用步進(jìn)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。

　　伺服電機對比步進(jìn)電機的優(yōu)勢

　　1、精度：實現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進(jìn)電機失步的問題；

　　2、轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到2000～3000轉(zhuǎn)；

　　3、適應(yīng)性：抗過載能力強，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對有瞬間負(fù)載波動和要求快速起動的場合特別適用；

　　4、穩(wěn)定：低速運行平穩(wěn)，低速運行時不會產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機的步進(jìn)運行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合；

　　5、及時性：電機加減速的動態(tài)相應(yīng)時間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)；

　　6、舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。

　　電機的選用原則

　　1、從成本考慮傳統(tǒng)電機〈步進(jìn)電機〈伺服電機

　　2、從電機轉(zhuǎn)速要求考慮傳統(tǒng)電機轉(zhuǎn)速范圍寬但調(diào)速不精確且不平滑，并且隨轉(zhuǎn)速降低功率也會降低，隨之帶來的是轉(zhuǎn)矩降低；步進(jìn)電機對轉(zhuǎn)速要求更加苛刻，轉(zhuǎn)速過低時會出現(xiàn)抖動和爬行現(xiàn)象，速度高時扭矩會大幅度降低，所以步進(jìn)電機僅適用于中速運行情況。伺服電機在轉(zhuǎn)速方面優(yōu)勢很明顯，基本沒有明顯的弱點。

　　3、從控制精度考慮傳統(tǒng)電機因為是模擬量控制所以精度無法保證，步進(jìn)電機和伺服電機是數(shù)字信號控制其精度要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電機，但是伺服電機自帶編碼器實現(xiàn)內(nèi)閉環(huán)控制能有效的減少掉步的情況，并且通常情況下伺服電機步距角要遠(yuǎn)小于步進(jìn)電機因此精度更高。

　　如何正確選擇伺服電機和步進(jìn)電機

　　主要視具體應(yīng)用情況而定，簡單地說要確定：負(fù)載的性質(zhì)（如水平還是垂直負(fù)載等），轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求，上位控制要求（如對端口界面和通訊方面的要求），主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源，或電池供電，電壓范圍。據(jù)此以確定電機和配用驅(qū)動器或控制器的型號。