伺服、步进、变频三大控制要点详解

发布时间：2024-01-22 06:47:02 | 作者: 雷竞技官网官方网站入口

  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作比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线、伺服系统的组成及分类

  组成：伺服系统是以位置和角度为控制量的控制管理系统的总称，与位置和角度相关联的速度、角速度、加速度、力等为控制量的系统也包含在伺服系统内。

  步进电机是一种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角度一步一步运行的。能够最终靠控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以经过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，大范围的应用于各种开环控制。

  现在很常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。

  永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度;

  反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制造成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

  混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。

  b.拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一 个齿距角所需脉冲数 。

  d. 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以 及机械误差造成的)。

  e. 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。

  d. 最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。

  e. 最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

  f. 运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性 。

  2. 静力矩的选择：静力矩选择的依据是电机工作的负载 ，正常的情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内最好 。

  3. 电流的选择：由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流。

  4. 步进电机低速时可以正常运作,但若高于 一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

  1. 控制精度不同五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°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 ，对于带标准2500线编码器的电机而言，其脉冲当量为360°/10000=0.036°，伺服电机精度要比步进马达高。

  2. 低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不可能会出现振动现象。

  3. 过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力 。

  4. 运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，正常情况下不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

  5. 速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合

  6. 矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，交流伺服电机为恒力矩输出。

  综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制管理系统的设计过程中要考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

  变频器是能够简单、自由地改变交流电机转速的一种控制装置。改变交流电机转速的方法如下。变频器是通过改变交流电机电源频率实现调速的：

  1. 变流器(整流器)大量使用的是二极管桥整流器，如图1 所示，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，能够直接进行再生运转。

  2. 平波回路在整流器整流后的直流电压中，含有电源6 倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感，采用简单的平波回路。

  3. 逆变器同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6 个开关器件导通、关断就能够获得3 相交流输出。

  4. 制动回路异步电动机在再生制动区域使用时(转差率为负)，再生能量存于平波回路电容器中，使直流电压升高。一般说来，由机械系统(含电动机)惯量积累的能量比电容能储存的能量大，需要快速制动时，可用可逆变流器向电源反馈或设置制动回路(开关和电阻)把再生功率消耗掉，以免直流电路电压上升。

  变频器和交流电机构成的可调速传动称为变频器传动，其功能用途如下。其中可能互为关联，实际上无明确分类，此表仅作参考。

  关键字：引用地址：伺服、步进、变频三大控制要点详解上一篇：变频器一拖多电机同时启动的方法分享

  高电流双极步进电机控制器电路,High current bipolar stepper motor controller Specifications -------------------------------------------------------------------------------- High Current Bipolar Stepper Motor Controller kit is based on chopper drive. Chopper drive is a method of providing a constant current source to a devic

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  接触单片机快两年了，不过只是非常业余的兴趣，实践却不多，到现在还算是个初学者吧。这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料，毕竟自己不存在做过，对其具体原理还不是很清楚。今天从淘宝网买了一个EPSON的UMX-1型步进电机，此步进电机为双极性四相，接线共有六根，外形如下图所示： 拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线伏电源的地线分别和另外四根线（红、兰、白、橙）依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一圈，说明此步进电机的步进角度为360/(4 5)＝18度。地线与

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  RF Engines公司的ChannelCore64使设计者能够用一个可对FPGA编程的IP核来替代多达16个DDC(直接下变频器)ASIC，可显著减少PCB面积，降低功耗而且增加灵活性。和原来的方法相比，新方法是减少相关成本的典型代表，随着通道数目的增加，减少相关成本的需求愈加突出。在提供灵活性和简化设计的同时，这种方法也能降低功耗。ChannelCore64的应用包括无线基站，卫星地面站和其它多通道无线电接收器等。在这些系统应用中，需要从一个频带非常宽的信号中提取很多具有不一样带宽的通道(或者信号)，然后将总系统的其它部分与之匹配来简化设计。 ChannelCore64 几乎所有的无线接收器都要通过下变频，从一个非常宽的输入频谱

  步进电机驱动系统是由步进电机和步进电机驱动器构成的。步进电机驱动系统的性能不但取决于步进电机自身的性能，更取决于步进电机驱动器的优劣。同时，对步进电机驱动器的研究与步进电机的研究几乎是同步的，因而步进电机驱动器在汽车动力系统中有着重要的地位。 步进电机驱动器细分的最大的作用是提高步进电机的精确率。国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，本质不同。 1.“平滑”并不精确控制电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以“平滑”并不产生微步，而细分的微步是可拿来精确定位的。 2.电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不可能会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。

  引言 SPWM变频调速系统由于具有调速范围宽、功率因数高、对电网影响小、电机运行平稳、可有效抑制低次谐波、可实现较大容量等诸多优点，而慢慢的受到人们的重视，一直被视作非常有发展前途的变频方案，慢慢的变多的科研技术人员开始讨论这一课题。由于电力电子技术的快速地发展和智能控制技术的广泛应用，当前人们设计的SPWM电机变频调速系统，摒弃了过去依赖逻辑电路，如比较器、三角波发生器等陈旧的实现方式，而采用高性能MCU加上一些专门的PWM集成电路，如HEF4752、SLE4520等构成。文本介绍的系统由于MC9S12H256具有独立的PWM通道，实现起来更为容量；加之Motorola出品的MCU一向具有产品线丰富，片内资源众多等优点，所以比较

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  随着电脑的普及与信息化的到来，工业生产也从过去落后的手动加工，逐渐向自动化、信息化、人性化的方向发展。对于数字控制机床的伺服驱动装置来说，要求拥有非常良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，来提升系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。而对于伺服系统来说，由于其应用的环境不同，技术水平的差异，使用条件也不完全一样，这就要求伺服系统要尽量适应不一样设备的不一样的要求，这也对伺服系统的研发提出了更高的要求。对于伺服系统来说，体现在以下三个方面：  1、分辨率或脉冲当量  精度是一定要保证一项性能指标。对于一个高端的数控伺服系统来说，不仅要求其元件的误差要小，而且对其检测元件的检测精度也要求比较高。对于任

  1 引言 变频器是从上世纪中叶发展起来的一种交流调速设备。随着电力半导体长足发展，变频器也随之慢慢的提升。如今变频器已深入我们的日常生活，随处可见其为我们服务的身影。 本文所设计的变频器具备以下标准变频器的所有功能。是SPMC75F2413A的一种基本应用。本文的目的主要是给读者一个用SPMC75F2413A实现变频驱动的例子，让读者对SPMC75F2413A有更深的了解。本文所设计的系统具备以下功能包括：机驱动、异常事件处理、运行参数的设置、信息状态管理、通信链路接口、人机交互接口等几部分。 2 芯片特性简介 本系统是基于智能功率模组芯片和SPMC75F2413A实现的 通用变频器 方案，下面介绍SPM

  当您的控制韶(上位机)发出的是双脉冲[即正负脉冲)或脉冲信号的幅值不匹配时，需要用我们的信号模块转换为5v单脉冲(脉：中加方向)。 1、输入为单脉冲 信号模块的拨码开关应拨到单脉冲”位置。当有脉冲输出时电机转动。改变方向信号的高低电平可改变电机转动方向。具体时序可参照信号模块说明书。 (2、输入为双脉冲 信号模块的拨码开关应拨到·双脉：中·位置。当发正脉；中的，电机正转；当发负脉冲的，电机反转。正负脉冲不可同时给，具体时序可参照信号模块说明书。

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