交流伺服驅(qū)動器問答伺服電機問答，交流伺服驅(qū)動器問與答；別名，伺服驅(qū)動器 伺服電機驅(qū)動器 伺服馬達驅(qū)動器 全數(shù)字交流伺服驅(qū)動器 Servo drive Servo motor 。伺服產(chǎn)品可靠性？伺服驅(qū)動伺服電機價格=？還有性價比？相關產(chǎn)品？還有什么想要知道值得期待的呢，。。。

下面內(nèi)容有些是原創(chuàng)，也有些是摘錄。權當是對業(yè)界同仁拋磚引玉。。。。。。

1．關于伺服的應用。有很多方面，連一個小小的電磁調(diào)壓閥，也可以算上一個伺服系統(tǒng)。其他伺服應用如火炮或雷達，用作隨動，要求實時性好，動態(tài)響應快，超調(diào)小，精度在其次。如果是機床，則經(jīng)常用作恒速，位置高精度，實時性要求不高。

首先得確定你應用在什么場合。如果用在機床上，則控制部分硬件可以設計得相對簡單一些，成本也相應低些。如果用于軍工，則內(nèi)部固件設計時控制算法應該更靈活，比如提供位置環(huán)濾波、速度環(huán)濾波、非線性、最優(yōu)化或智能化算法。當然不需要在一個硬件部分上實現(xiàn)?？梢悦嫦?qū)ο笞龀蓭追N類型的產(chǎn)品。

交流伺服在加工中心、自動車床、電動注塑機、機械手、印刷機、包裝機、彈簧機、三坐標測量儀、電火花加工機等等方面的設備有廣闊的應用。

2．關于步進電機和交流伺服電機的性能有較大差別。步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。

雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。如：1、制精度不同；2、低頻特性不同 3、矩頻特性不同 4、過載能力不同 5、運行性能不同 6、速度響應性能不同。

交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設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?shù)目刂齐姍C。

3．有關伺服零點開關的問題。找零的方法有很多種，可根據(jù)所要求的精度及實際要求來選擇?？梢运欧姍C自身完成（有些品牌伺服電機有完整的回原點功能），也可通過上位機配合伺服完成，但回原點的原理基本上常見的有以下幾種。

一、伺服電機尋找原點時，當碰到原點開關時，馬上減速停止，以此點為原點。

二、回原點時直接尋找編碼器的Z相信號，當有Z相信號時，馬上減速停止。這種回原方法一般只應用在旋轉(zhuǎn)軸，且回原速度不高，精度也不高。

4．同步帶的安裝對伺服定位也有很大影響嗎。

這個情況，得知道伺服是不是調(diào)得很軟？常見伺服是用脈沖控制的，那么，位置環(huán)的比例增益，速度環(huán)比例增益、積分時間常數(shù)分別是多少？

位置環(huán)比例增益：21rad/s

速度環(huán)比例增益：105rad/s

速度環(huán)積分時間常數(shù)：84ms

5．關于伺服的三種控制方式，一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式 。想知道的就是這三種控制方式具體根據(jù)什么來選擇的？

速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求，滿足何種運動功能來選擇。

如果您對電機的速度、位置都沒有要求，只要輸出一個恒轉(zhuǎn)矩，當然是用轉(zhuǎn)矩模式。

如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實時轉(zhuǎn)矩不是很關心，用轉(zhuǎn)矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高，或者，基本沒有實時性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。

就伺服驅(qū)動器的響應速度來看，轉(zhuǎn)矩模式運算量最小，驅(qū)動器對控制信號的響應最快；位置模式運算量最大，驅(qū)動器對控制信號的響應最慢。

對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時，需要實時對電機進行調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢（比如PLC，或低端運動控制器），就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上，減少驅(qū)動器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運動控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時完全不需要使用伺服電機。

換一種說法是：

1、轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對應5Nm的話，當外部模擬量設定為5V時電機軸輸出為2.5Nm：如果電機軸負載低于2.5Nm時電機正轉(zhuǎn)，外部負載等于2.5Nm時電機不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時電機反轉(zhuǎn)（通常在有重力負載情況下產(chǎn)生）?？梢酝ㄟ^即時的改變模擬量的設定來改變設定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應的地址的數(shù)值來實現(xiàn)。

應用主要在對材質(zhì)的受力有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設備，轉(zhuǎn)矩的設定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。

2、位置控制：位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制，所以一般應用于定位裝置。

應用領域如數(shù)控機床、印刷機械等等。

3、速度模式：通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉(zhuǎn)動速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進行定位，但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度。

6．怎樣判斷伺服電機與伺服驅(qū)動器的故障區(qū)別？

看驅(qū)動器上的錯誤、報警號，然后查手冊。如果連報警都沒有了，那自然就是驅(qū)動器故障，當然，還有可能是根本伺服就沒有故障，而是控制信號錯誤導致伺服沒有動作。

除了看驅(qū)動器上的錯誤、報警號，然后查手冊外，有時最直接判斷方法是更換，如X與Z軸伺服換（型號相同才可以）?；蛐薷?a target="_blank">參數(shù)，如把X軸鎖住，不讓系統(tǒng)檢測X軸

但應注意：X軸與Z軸互換，即使型號相同，進口設備也可能因為負載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問題。當然，如果是國產(chǎn)設備，通常不會針對使用情況調(diào)整伺服參數(shù)，一般不會有問題。但應注意X軸與Z軸電機功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。

7．關于交流伺服電機的幾個問題：

問（A）：交流同步伺服、交流異步伺服的額定轉(zhuǎn)速與極數(shù)是否有關？n1=60f/2p？額定轉(zhuǎn)速以下輸出恒轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以上恒功率，那么額定轉(zhuǎn)速的界定是由電機本身的機械決定還是驅(qū)動器來決定？

有關，同步轉(zhuǎn)速n1=60f/2p，異步機還有滑差s，n=（1-s）n1，同步機n=n1，2p為極對數(shù)?？刂浦腥醮潘俣鹊慕缍ㄊ怯沈?qū)動器判斷的。

額定轉(zhuǎn)速可以由幾個方面決定：同步伺服的反電勢高低、電機鐵心材料允許的驅(qū)動電流交變頻率、額定轉(zhuǎn)矩下電機的最大功率、最高溫升等，最主要還是反電勢；異步電機主要受材料允許的最高頻率以及極對數(shù)限制。

額定轉(zhuǎn)速的界定由電機本身的機械和電器特性來決定。

問（B）：交、直流伺服的區(qū)分是否取決于驅(qū)動器與電機間的電流或電壓的形式？但直流無刷伺服的電流方向也變化？是否可以理解為交流？交流伺服是否是以直流無刷伺服的原理為基礎演變的？

答：交流伺服通常指以正弦波驅(qū)動方式的伺服，無刷驅(qū)動相當于整流子數(shù)為6（7）的有刷直流電機的控制精度，一般低速特性較差。商業(yè)上也有稱他為交流伺服，僅因為他甩掉了電刷，但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距，10000倍的調(diào)速比無刷電機絕難達到。

直流無刷馬達其實是自控式永磁同步馬達的一種，不過是矩形波供電，而通常說的永磁同步馬達是正弦波供電的。之所以說是“直流電機”，主要考慮到無刷馬達的控制器相當于直流有刷馬達的電刷和換向器，實現(xiàn)“電子換向”，從直流母線側看相當于直流電機。

直流伺服用于直流電機，不是直流無刷電機；直流無刷電機與交流伺服電機其實是一回事，就是交流同步電機（交流永磁同步伺服電機）。

問（C）：電機的極對數(shù)？

答：n1=60*f/2p

p一般表示電機的極對數(shù)數(shù)，2p是極數(shù)。

1對極包括N極和S極，極數(shù)當然是極對數(shù)的兩倍。

同步電機機械轉(zhuǎn)速=60*運行頻率/極對數(shù)；

異步電機機械轉(zhuǎn)速=60*運行頻率*（1-滑差率）/極對數(shù)

8，如何正確選擇伺服電機和步進電機？

主要視具體應用情況而定，簡單地說要確定：負載的性質(zhì)（如水平還是垂直負載等），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，亦或電池供電，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。

9，選擇步進電機還是伺服電機系統(tǒng)？

其實，選擇什么樣的電機應根據(jù)具體應用情況而定，各有其特點。請見下表，自然明白。

步進電機系統(tǒng) 伺服電機系統(tǒng)

力矩范圍 中小力矩（一般在20Nm以下） 小、中、大，全范圍

速度范圍 低（一般在2000RPM以下，大力矩電機小于1000RPM） 高（可達5000RPM），直流伺服電機更可達1~2萬轉(zhuǎn)/分

控制方式 主要是位置控制 多樣化智能化的控制方式，位置/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩方式

平滑性 低速時有振動（但用細分型驅(qū)動器則可明顯改善） 好，運行平滑

精度 一般較低，細分型驅(qū)動時較高 高（具體要看反饋裝置的分辨率）

矩頻特性 高速時，力矩下降快 力矩特性好，特性較硬

過載特性 過載時會失步 可3~10倍過載（短時）

反饋方式 大多數(shù)為開環(huán)控制，也可接編碼器，防止失步 閉環(huán)方式，編碼器反饋

編碼器類型 - 光電型旋轉(zhuǎn)編碼器（增量型/絕對值型），旋轉(zhuǎn)變壓器型

響應速度 一般 快

耐振動 好 一般（旋轉(zhuǎn)變壓器型可耐振動）

溫升 運行溫度高 一般

維護性 基本可以免維護 較好

價格 低 較高

10，何時選用直流伺服系統(tǒng)，它和交流伺服有何區(qū)別？

直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定。控制復雜，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。

交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大。目前技術已有廠家可以做到很大的功率。

11，使用電機時要注意的問題？

上電運行前要作如下檢查：

1）電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅(qū)動模塊的損壞）；對于直流輸入的+/-極性一定不能接錯，驅(qū)動控制器上的電機型號或電流設定值是否合適（開始時不要太大）；

2）控制信號線接牢靠，工業(yè)現(xiàn)場最好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）；

3）不要開始時就把需要接的線全接上，只連成最基本的系統(tǒng)，運行良好后，再逐步連接。

4）一定要搞清楚接地方法，還是采用浮空不接。

5）開始運行的半小時內(nèi)要密切觀察電機的狀態(tài)，如運動是否正常，聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停機調(diào)整。

12，步進電機啟動運行時，有時動一下就不動了或原地來回動，運行時有時還會失步，是什么問題？

一般要考慮以下方面作檢查：

1）電機力矩是否足夠大，能否帶動負載，因此我們一般推薦用戶選型時要選用力矩比實際需要大50%~100%的電機，因為步進電機不能過負載運行，哪怕是瞬間，都會造成失步，嚴重時停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復動。

2）上位控制器來的輸入走步脈沖的電流是否夠大（一般要》10mA），以使光耦穩(wěn)定導通，輸入的頻率是否過高，導致接收不到，如果上位控制器的輸出電路是CMOS電路，則也要選用CMOS輸入型的驅(qū)動器。

3）啟動頻率是否太高，在啟動程序上是否設置了加速過程，最好從電機規(guī)定的啟動頻率內(nèi)開始加速到設定頻率，哪怕加速時間很短，否則可能就不穩(wěn)定，甚至處于惰態(tài)。

4）電機未固定好時，有時會出現(xiàn)此狀況，則屬于正常。因為，實際上此時造成了電機的強烈共振而導致進入失步狀態(tài)。電機必須固定好。

5）對于5相電機來說，相位接錯，電機也不能工作。

13， 我想通過通訊方式直接控制伺服電機，可以嗎？

可以的，也比較方便，只是速度問題，用于對響應速度要求不太高的應用。如果要求快速的響應控制參數(shù)，最好用伺服運動控制卡，一般它上面有DSP和高速度的邏輯處理電路，以實現(xiàn)高速高精度的運動控制。如S加速、多軸插補等。

14， 用開關電源給步進和直流電機系統(tǒng)供電好不好？

一般最好不要，特別是大力矩電機，除非選用比需要的功率大一倍以上的開關電源。因為，電機工作時是大電感型負載，會對電源端形成瞬間的高壓。而開關電源的過載性能不好，會保護關斷，且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要，有時可能造成開關電源和驅(qū)動器的損壞。可以用常規(guī)的環(huán)形或R型變壓器變壓的直流電源。

15， 伺服電機的碼盤部分可以拆開嗎？

禁止拆開，因為碼盤內(nèi)的石英片（玻璃碼盤）很容易破裂，且進入灰塵后，壽命和精度都將無法保證，需要專業(yè)人員檢修。

伺服電機工作時帶動動光柵高速旋轉(zhuǎn)（可達3000rpm或更高），動光柵和靜光柵之間只有十幾絲的間隙，再加上電機運行時有震動、電機軸承油隙形成電機軸“串動”等，故動靜光柵安裝的要非常平行、平整、運行平穩(wěn)，否則動光柵和靜光柵的相對運動就容易磨擦，造成電機編碼器故障（俗稱“刮盤”）而且無法修復只能將電機內(nèi)的編碼器報廢。

由此也不難理解，安裝編碼器的伺服電機的后殼部分都有明顯標識：禁止敲擊！

但實際應用中，還是有用戶因種種原因，電機安裝/或拆卸時用榔頭敲，這樣很容易造成電機碼盤損壞。（無錫百科自動化 Tel：0510-85572258/85572257，F(xiàn)ax：0510-85572255，E-mail：[email protected]，網(wǎng)址http://www.basco.com.cn歡迎光臨）

16，步進和伺服電機可以拆開檢修或改裝嗎？

不要，最好讓廠家去做，拆開后沒有專業(yè)設備很難安裝回原樣，電機的轉(zhuǎn)定子間的間隙無法保證。磁鋼材料的性能被破壞，甚至造成失磁，電機力矩大大下降。

17，幾臺伺服電機可以作同步運行嗎？

可以的。

18，伺服控制器能夠感知外部負載的變化嗎？

部分功能較強的伺服驅(qū)動器是可以的，如遇到設定阻力時停止、返回或保持一定的推力跟進。

19，可以將國產(chǎn)的驅(qū)動器或電機和國外進口的電機或驅(qū)動器配用嗎？

原則上是可以的，但要搞清楚電機的技術參數(shù)后才能配用，否則會大大降低應有的效果，甚至影響長期運行和壽命。最好向供應商咨詢后再決定。

20，驅(qū)動器和系統(tǒng)如何接地？

a. 如果在交流電源和驅(qū)動器直流總線（如變壓器）之間沒有隔離的話，不要將直流總線的非隔離端口或非隔離信號的地接大地，這可能會導致設備損壞和人員傷害。因為交流的公共電壓并不是對大地的，在直流總線地和大地之間可能會有很高的電壓。

b. 在多數(shù)伺服系統(tǒng)中，所有的公共地和大地在信號端是接在一起的。多種連接大地方式產(chǎn)生的地回路很容易受噪音影響而在不同的參考點上產(chǎn)生電流。

c. 為了保持命令參考電壓的恒定，要將驅(qū)動器的信號地接到控制器的信號地。 它也會接到外部電源的地，這將影響到控制器和驅(qū)動器的工作（如：編碼器的5V電源）。

d. 屏蔽層接地是比較困難的，有幾種方法。正確的屏蔽接地處是在其電路內(nèi)部的參考電位點上。這個點取決于噪聲源和接收是否同時接地，或者浮空。要確保屏蔽層在同一個點接地使得地電流不會流過屏蔽層。

21， 減速器為什么不能和電機正好相配在標準轉(zhuǎn)矩點？

如果考慮到電機產(chǎn)生的經(jīng)過減速器的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩，許多減速比會遠遠超過減速器的轉(zhuǎn)矩等級。 如果我們要設計每個減速器來匹配滿轉(zhuǎn)矩，減速器的內(nèi)部齒輪會有太多組合（體積較大、材料多）。 這樣會使得產(chǎn)品價格高，且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。

考慮到交流伺服驅(qū)動器內(nèi)部在位置指令模式下，還有電子齒輪（電子齒輪比G：推薦范圍1/50≤G≤50），可以很方便地和各種脈沖源相匹配，以達到用戶理想的控制分辯率（即角度/脈沖）。

通過和機械減速器配合，既可實現(xiàn)精確定位，又可滿足超大轉(zhuǎn)矩連續(xù)輸出。

22，如何選擇使用行星減速器還是正齒輪減速器？

行星減速器一般用于在有限的空間里需要較高的轉(zhuǎn)矩時，即小體積大轉(zhuǎn)矩，而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。正齒輪減速器則用于較低的電流消耗，低噪音和高效率低成本應用。

23， 對普通電機而言，何為負載率（duty cycle）？

負載率（duty cycle）是指電機在每個工作周期內(nèi)的工作時間/（工作時間+非工作時間）的比率。如果負載率低，就允許電機以3倍連續(xù)電流短時間運行，從而比額定連續(xù)運行時產(chǎn)生更大的力量。

24，如何選用電動機、滑臺、精密平臺類產(chǎn)品？其成本是如何計算的？

選擇運動執(zhí)行器類產(chǎn)品關鍵要看你對運動參數(shù)有什么樣的要求，可以根據(jù)你的需要來確定具體運動參數(shù)等技術條件，這些參數(shù)要符合你實際需要，既要滿足應用要求并留有余地，也不要提得太高，否則其成本可能會數(shù)倍于標準型產(chǎn)品。舉例來說，如果0.1mm精度夠用的話，就不要選0.01mm的參數(shù)。其它如負載能力、速度等也是如此。

另外一個選型建議是，如果不是必須，推拉力或負重、速度、定位精度這三個主要參數(shù)不要同時要求很高，因為運動執(zhí)行機構是一個高精度高技術的機電一體化產(chǎn)品，在設計制造時需要從機械結構、電氣性能、材料特性、材質(zhì)和處理方法等多方面考慮并選擇相應的組成電機、驅(qū)動控制器和反饋裝置，以及不同精度等級的導軌、絲桿、支撐座和其它機械系統(tǒng)，使之達到需要的整體運動參數(shù)，可謂牽一發(fā)動全身。當然，如果確有高要求的使用需要，還是可以滿足，只是成本會相應的提高。