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标题:闭环步进电机与伺服电机对比 [打印本页]
作者:894628281 时间:2017-3-7 10:45
标题:闭环步进电机与伺服电机对比
网上看到的帖子，各位大神从技术角度鉴定一下是否完全属实。

伺服电机是被现在的工程师们所推崇和津津乐道的，提到运动控制不谈伺服电机几乎不可想象，工程师们痴迷于伺服电机的闭环控制，沉醉于高响应和高速性及高精度的优点，真正地 “ 三高 ” 。但是，正所谓尺有所短，寸有所长，伺服电机也有它不可避免的如下缺陷：
1. 无法静止：由于采用闭环控制，伺服电机本身结构和电机的特性决定，伺服电机在停止时无法绝对静止，在负载扰动小或者伺服电机的参数调试良好的情况下，伺服电机始终在正负 1 个脉冲之间波动（可以通过观察伺服驱动器上关于编码器位置的数值，它一直在正负 1 之间波动）。在图像处理场合这就是一个影响精度的因素。
2. 过冲：在由高速转为低速或者静止时，不可避免地要过冲一段距离，然后在纠正回来。当控制器发一个脉冲给伺服电机时，伺服电机往往不是走一个脉冲，而是走 3 个脉冲，然后在回退 2 个脉冲。这对那些需要一个脉冲一个脉冲运动的场合，绝对不允许过冲的场合时致命的。
3. 调试复杂：伺服驱动器内动辄上百个参数，使用说明书几百页，着实让新手发怵；更换一个品牌的伺服电机，也会让老手着实头痛。这也为售后服务和维修带来了大量的工作。
4. 低速蠕动：在低速时伺服电机的运行会出现蠕动或者称之为爬行。
而闭环步进电机就完美地解决了以上问题。

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首先，闭环步进电机由于是电机的本体是步进电机，在静止时是绝对静止不动的。
其次，闭环步进电机由于结合了步进电机的特点和伺服的控制方式，所以不会过冲（因为步进电机的特点就是不会过冲）。
第三，调试和使用非常简单，只需要调节驱动器的3个电位器的位置，不仅设备制造商可以使用，而且设备使用商也可以使用，对使用者的要求极低。
作者:Lixinwu 时间:2017-3-7 11:12
为什么没有推广应用呢?
作者:鑫森淼炎垚 时间:2017-3-7 11:44
说的对。
作者:受不了了 时间:2017-3-7 11:49
就该淘汰的落后产品，又拿来忽悠人
作者:陈小困 时间:2017-3-7 11:50
照你这么说，那数控机床不用玩了
作者:702736 时间:2017-3-7 12:48
高速高精度过冲都会有。
各有优势，没看到谁要过时。
作者:我就是我212 时间:2017-3-7 14:00
学习了
作者:footleft 时间:2017-3-7 14:14
控制理论早就都还给老师了，但是实在是不明白既然都是闭环控制，为什么从高速到低速一个会“过冲”，一个为什么不会。
作者:894628281 时间:2017-3-7 14:35
footleft 发表于 2017-3-7 14:14
控制理论早就都还给老师了，但是实在是不明白既然都是闭环控制，为什么从高速到低速一个会“过冲” ...

伺服和步进的电机结构和运动原理不一样吧
作者:894628281 时间:2017-3-7 14:45
Lixinwu 发表于 2017-3-7 11:12
为什么没有推广应用呢?

步进高速的时候扭矩下降太快所以不适合在很多场合使用了吧。

作者:footleft 时间:2017-3-7 15:09
894628281 发表于 2017-3-7 14:35
伺服和步进的电机结构和运动原理不一样吧

不是具体执行结构的问题，而是闭环控制理论的问题：虽然都还给老师，但清楚的记得睡在我上铺一句话“不能一步到位，总要超过一点，再倒回来一点，就这么SB”。附图是网上随便找的。
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作者:未来第一站 时间:2017-3-7 15:28
矫情
作者:894628281 时间:2017-3-7 15:48
footleft 发表于 2017-3-7 15:09
不是具体执行结构的问题，而是闭环控制理论的问题：虽然都还给老师，但清楚的记得睡在我上铺一句话“ ...

貌似在实际应用中，伺服控制器上的脉冲数确实是很难完全在零位停止，没有任何脉冲波动？ 是负载的干扰还是其他信号干扰？

作者:yancnc 时间:2017-3-7 17:53
1.相对而言伺服电机的精度要高于闭环步进电机,相同点都不会丢步。
2.同尺寸的电机，伺服电机的扭力一定小于步进电机，惯量也一样，
3.伺服电机的额定转速要远大于步进电机 小惯量伺服额定转速是3000r/min，步进电机一般不要超过700r/min
总而言之，伺服电机用于精度高速度快的场合，要发挥出它的速度和精度优势，比如丝杆传动（丝杆的精度要高于同步带精度）
步进电机用于速度慢精度低的场合：比如电机带动同步带轮，把同步带转换成直线运动。
作者:希傲 时间:2017-3-7 18:33
最近刚买了一套86型的闭环步进电机，
测试与以前玩过的伺服电机进行对比，
区别就是步进电机锁定效果比伺服好，
但高速的时候快速停止时仍然会过冲，
所以楼主讲的第二条还需要再行斟酌。
作者:马阿贵 时间:2017-3-7 18:45

不错的议论


作者:龙游大海 时间:2017-3-7 19:22
成本低是优势
作者:禾木工匠 时间:2017-3-7 19:25
收藏，大神们讨论，楼主的我认为是有些道理。
作者:oldpipe 时间:2017-3-7 22:30
过冲和丢步是同一个力学问题的不同表现。只谈过冲，不说丢步，这个论述至少不完整。
作者:702736 时间:2017-3-8 08:40
oldpipe 发表于 2017-3-7 22:30
过冲和丢步是同一个力学问题的不同表现。只谈过冲，不说丢步，这个论述至少不完整。

闭环解决了丟步问题
作者:702736 时间:2017-3-8 08:43
footleft 发表于 2017-3-7 15:09
不是具体执行结构的问题，而是闭环控制理论的问题：虽然都还给老师，但清楚的记得睡在我上铺一句话“ ...

这是传统的PID，现代技术早已有新的了
作者:老狼_123 时间:2017-3-8 09:25
702736 发表于 2017-3-8 08:40
闭环解决了丟步问题

闭环步进电机还是没法解决丢步问题，闭环的控制策略是一旦发现丢步了，然后补充脉冲让步进电机回到应到的位置，但在阻力不变的情况下，补充脉冲后，电机还是走不动；但闭环的好处是一旦移除了阻力，那电机就会走到系统需要的位置。。
作者:702736 时间:2017-3-8 09:29
老狼_123 发表于 2017-3-8 09:25
闭环步进电机还是没法解决丢步问题，闭环的控制策略是一旦发现丢步了，然后补充脉冲让步进电机回到应到的 ...

这是功率不匹配的问题了。另说
作者:universal 时间:2017-3-8 11:36
谁告诉你步进电机是绝对不动了，解释一下丢步是怎么回事。过冲比较规范的说法叫超调，而超调量是可以通过修改参数控制的，实际中也存在不允许超调的系统。
作者:894628281 时间:2017-3-8 14:03
龙游大海 发表于 2017-3-7 19:22
成本低是优势

看了一下东方马达的步进也不便宜哦，相比其一些伺服来说还贵一些。我想这么贵还存在必然有他存在的理由吧？
马达单品的也要4~5千比一般的伺服还贵一些吧？

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作者:894628281 时间:2017-3-8 14:04
894628281 发表于 2017-3-8 14:03
看了一下东方马达的步进也不便宜哦，相比其一些伺服来说还贵一些。我想这么贵还存在必然有他存在的理由吧 ...

以上为东方马达的 步进电机
作者:lgliang_429 时间:2017-3-8 17:28
楼主在纸上谈兵了。伺服和步进性能涉及的参数有好几个，不是简单的拿几个图来说明他们的特性的不同之处。
作者:玉均 时间:2017-3-8 22:58
以前听东方马达的说过是步进精度比伺服高，但主在那里现在也弄不清。
作者:894628281 时间:2017-3-9 09:22
lgliang_429 发表于 2017-3-8 17:28
楼主在纸上谈兵了。伺服和步进性能涉及的参数有好几个，不是简单的拿几个图来说明他们的特性的不同之处。

其实主要是想讨论一下，闭环步进存在的价值在那里？ 有哪些特定场合使用闭环步进比伺服更有优势？
主要原因还是楼主在的这个行业（光通信）大多设备都是用到高精度的步进电机而不是表面上绝对比步进有优势的伺服电机~


补充内容 (2017-4-7 17:32):
光通讯行业中 做光学耦合需要极高的精度及分辨率，大一点的设备都是用大理石或者花岗岩机架。
不用普通伺服的原因也是因为在实际使用过程中伺服的震荡会对光路耦合有很大影响。
所以设备一般用步进电机或者直线电机
作者:702736 时间:2017-3-9 10:04
894628281 发表于 2017-3-9 09:22
其实主要是想讨论一下，闭环步进存在的价值在那里？ 有哪些特定场合使用闭环步进比伺服更有优势？
主要 ...

小功率的闭环步进有价格的绝对优势
作者:894628281 时间:2017-3-9 10:32
介绍一下楼主对电机的需求信息，这也是楼主为什么会纠结在绝对停止这个问题上面。。。。。。

运动方式：水平面运动
负载：小于1kg （60mm*60mm*60mm）
需求速度：无特别需求 ，20mm/s左右
重复定位精度：1um
分辨率：0.1um（重要参数）
停止时最大允许摆动量：0.01um（由于电机每走一步会使用光功率计来检测光功率变化值，所以此条参数很重要）
作者:universal 时间:2017-3-9 10:50
702736 发表于 2017-3-8 08:43
这是传统的PID，现代技术早已有新的了

一看您也不懂自动控制，PID那是为了非专业人士方便用的
作者:Miles_chen 时间:2017-3-31 09:15
我支持楼主
这两年我用的 也大多是闭环步进，不用伺服。
和资深的台湾控制工程师聊过，他的顾虑也是在于 伺服的震荡问题，不是完全静止的。
我用的比较多的是 fashtech的闭环步进。

作者:very0717 时间:2017-4-1 13:00
对闭环步进，脉冲及精度，我也不怎么了解。
只是说精度低用步进，精度高用伺服。
作者:Miles_chen 时间:2017-4-1 14:16
Miles_chen 发表于 2017-3-31 09:15
我支持楼主
这两年我用的 也大多是闭环步进，不用伺服。
和资深的台湾控制工程师聊过，他的顾虑也是在于 ...

韩国棒子的~
作者:Ghostbeing 时间:2017-4-1 16:00
yancnc 发表于 2017-3-7 17:53
1.相对而言伺服电机的精度要高于闭环步进电机,相同点都不会丢步。
2.同尺寸的电机，伺服电机的扭力一定小 ...

居然看到大神回帖，看来没有被累死
作者:马阿贵 时间:2017-4-12 11:47

两代产品


作者:jijie2012 时间:2017-4-23 17:18
楼主的发帖很不错，我也看完了大家的全部探讨，本人是做反馈原件的，对于这个探讨我们是否可以将电机和反馈元件分开来做思考，就是闭环步进电机与伺服电机的电机部分简单粗暴的做比较，不去考虑反馈元件对整个电机性能的影响。电机做完比较在回归到整个运动控制系统中，同样都加上反馈元件，然后再判断两个系统的优劣势。我想大家在结合实际设备需求的过程中就可以比较好的选择哪一个系统，这是我的思考这个问题的思路，当然我没法告诉大家该用哪个系统。最后大家需要反馈元件可以给我留言，谢谢大家
作者:jijie2012 时间:2017-4-23 17:25
楼主的发帖很不错，我也看完了大家的全部探讨，本人是做反馈原件的，对于这个探讨我们是否可以将电机和反馈元件分开来做思考，就是闭环步进电机与伺服电机的电机部分简单粗暴的做比较，不去考虑反馈元件对整个电机性能的影响。电机做完比较在回归到整个运动控制系统中，同样都加上反馈元件，然后再判断两个系统的优劣势。我想大家在结合实际设备需求的过程中就可以比较好的选择哪一个系统，这是我的思考这个问题的思路，当然我没法告诉大家该用哪个系统。最后大家需要反馈元件可以给我留言，谢谢大家
作者:jijie2012 时间:2017-4-23 17:32
894628281 发表于 2017-3-9 10:32
介绍一下楼主对电机的需求信息，这也是楼主为什么会纠结在绝对停止这个问题上面。。。。。。

运动方式： ...

楼主的定位要求确实高，前段时间刚做了一个与步进电机搭配的案子，分辨率1μm，给一个脉冲走一个脉冲，特别想给楼主尝试用下我们的反馈元件，分辨率最大0.2μm，重复定位精度1μm
作者:蔡皓618 时间:2017-4-27 13:58
看起来很有道理。
不过如果某些场合真适合用，那这些步进的供应商应该多去企业做宣贯和推广，不然，工程师也不是神仙，不可能什么都知道。
作者:机械白痴YY 时间:2017-6-10 20:23
好东西
作者:yancnc 时间:2017-6-18 21:17
Ghostbeing 发表于 2017-4-1 16:00
居然看到大神回帖，看来没有被累死

大师好！
作者:mutong_124 时间:2017-8-7 20:27
楼主怎么不把闭环步进资料分享一下啊
作者:偶哈 时间:2017-9-8 10:14
看大神们讨论，小弟看看学学
作者:狼之翼lucifer 时间:2017-9-30 16:28
作者:mouse6 时间:2017-10-16 10:20
发现竟然是个13年的帖子一直讨论到现在，那我也闲扯几句，先把步进、伺服、混合步进伺服这3个要分开
伺服对我来说的优点在于可以用他的高转速搭配各种减速器实现高度高精度与大扭矩，否则伺服那点扭矩实在不够看的，伺服搭配RV之后堪称神器。并且伺服的控制器一般带电流检测，可以通过电流和物理模型反推负载或碰撞，是个加分项
步进的优点也多的是，首推的是无敌的性价比，其次是开环自带高分辨率，再次就是定位时自动补充电流。但是高分辨率也是需要带引号的，因为每步不是平分的，但是重复精度却可以保证。低速时的震动和本身的共振点还有高速时将近70%的扭矩损失限制他的发展。
混合其实本质只是一个改邪归正的步进，但还是差点火候，并且没了性价比这一关键点。
作者:广交损友 时间:2017-11-8 11:14
闭环式解决了 丢步问题 步进的过冲确实可以通过合理选型和合理加减速设定来解决
作者:智创电机 时间:2018-4-20 11:27
894628281 发表于 2017-3-9 10:32
介绍一下楼主对电机的需求信息，这也是楼主为什么会纠结在绝对停止这个问题上面。。。。。。

运动方式： ...

您好！深圳智创电机有限公司了解一下，主要研发生产步进伺服电机，也就是闭环步进电机。根据你提的电机要求，我们公司是有产品符合您的要求的。而且我们公司也会根据客户的需求，定制您需要的的电机。欢迎咨询：QQ 1613413586
作者:有道科技 时间:2018-5-25 21:18
学习了，
作者:漠舞 时间:2018-5-30 17:59
学习了
作者:shenweiguo 时间:2018-7-28 20:47
谢谢分享
作者:制造商 时间:2018-8-1 15:40
702736 发表于 2017-3-8 08:40
闭环解决了丟步问题

闭环解决了丢步却不能纠正的问题！
作者:702736 时间:2018-8-1 16:25
制造商 发表于 2018-8-1 15:40
闭环解决了丢步却不能纠正的问题！

是指过头了没办法？
作者:制造商 时间:2018-8-1 16:44
702736 发表于 2018-8-1 16:25
是指过头了没办法？

对，开环步进电机丢步了就是丢步了，闭环步进电机在少量丢步情况下可以再一定时间内纠正回来，丢步过多或者在一定时间内不能纠正回来就会驱动器报警。
作者:702736 时间:2018-8-1 18:48
其实还有电机闭环和系统闭环
作者:智创电机 时间:2019-2-14 15:07
Miles_chen 发表于 2017-3-31 09:15
我支持楼主
这两年我用的 也大多是闭环步进，不用伺服。
和资深的台湾控制工程师聊过，他的顾虑也是在于 ...

您好，我们是深圳智创电机有限公司，我们公司是做闭环步进电机的。最初是代理韩国的闭环步进电机的，如果您有兴趣了解我们的产品的话可以与我联系！
作者:sy5200 时间:2019-5-2 10:26
个人意见：伺服电机最大的优势是恒扭矩输出，步进会随着转数力矩下降，对于精度两者都能达到，步进电机把细分值调大精度不闭伺服差，步进还有一个天然的优势，没有累计误差！
作者:星幽孤魂 时间:2019-10-18 18:10
好贴
作者:chenbing1971 时间:2019-10-24 10:10
不错，学习下
作者:蹩脚老中医 时间:2021-2-21 22:18
jijie2012 发表于 2017-4-23 17:32
楼主的定位要求确实高，前段时间刚做了一个与步进电机搭配的案子，分辨率1μm，给一个脉冲走一个脉冲，特 ...

可以认识一下吗
作者:ww550334020 时间:2021-2-27 09:10
sy5200 发表于 2019-5-2 10:26
个人意见：伺服电机最大的优势是恒扭矩输出，步进会随着转数力矩下降，对于精度两者都能达到，步进电机把细 ...

现阶段也有公司在做步进电机的力矩控制，精度当然不能跟伺服电机比，但我觉得“ 步进会随着转数力矩下降”只是两种类型电机比较的表象，根本上是两种电机的转速范围不一样，让步进电机到3000转有点强人所难了，反倒是低速下步进电机更有优势，而且价格便宜。
作者:wgary 时间:2021-10-31 23:37
jijie2012 发表于 2017-4-23 17:32
楼主的定位要求确实高，前段时间刚做了一个与步进电机搭配的案子，分辨率1μm，给一个脉冲走一个脉冲，特 ...

请问是什么反馈元件？是磁编码器吗？
作者:好学2008 时间:2021-11-18 08:42
学习了
作者:hxglty 时间:2021-12-26 12:41
yancnc 发表于 2017-3-7 17:53
1.相对而言伺服电机的精度要高于闭环步进电机,相同点都不会丢步。
2.同尺寸的电机，伺服电机的扭力一定小 ...

伺服和闭环的步进电机不是不会丢步，只是在不过载就不会丢步，过载都会丢步，只是丢的时候编码器知道，然后给PLC发出报警信号停机
作者:z424385518 时间:2022-1-19 15:58
894628281 发表于 2017-3-9 09:22
其实主要是想讨论一下，闭环步进存在的价值在那里？ 有哪些特定场合使用闭环步进比伺服更有优势？
主要 ...

我跟楼主一样也是光通信行业，厂里用的马达一般都是高精度步进电机。看了受益匪浅
作者:尹志春 时间:2022-2-24 23:19
步进就是步进，闭环，真能扯，先搞清楚步进的工作原理再说，步进必须 按步走，每步有5%的误差，




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