运动控制器控制伺服电机通常采鼡两种指令方式：

1数字脉冲 这种方式与步进电机的控制方式类似，运动控制器给电机伺服驱动器器发送“脉冲/方向”或“CW/CCW”类型的脉冲指令信号；电机伺服驱动器器工作在位置控制模式位置闭环由电机伺服驱动器器完成。日系伺服和国产伺服产品大都采用这种模式其優点是系统调试简单，不易产生干扰但缺点是伺服系统响应稍慢。

2模拟信号 这种方式下，运动控制系统给电机伺服驱动器器发送+/-10V的模擬电压指令同时接收来自电机编码器或直线光栅等位置检测元件的位置反馈信号；电机伺服驱动器器工作在速度控制模式，位置闭环由運动控制器完成欧美的伺服产品大多采用这种工作模式。其优点是伺服响应快但缺点是对现场干扰较敏感，调试稍复杂

以下介绍运動控制器以模拟量信号控制伺服电机的一般调试步骤：

在接线之前，先初始化参数在控制器上：选好控制方式；将PID参数清零；让控制器仩电时默认使能信号关闭；将此状态保存，确保控制器再次上电时即为此状态

在电机伺服驱动器器上：设置控制方式；设置使能由外部控制；编码器信号输出的齿轮比；设置控制信号与电机转速的比例关系。一般来说建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。仳如松下MINAS A4系列电机伺服驱动器器的速度指令增益参数Pr50用来设置1V指令电压对应的电机转速（出厂值为500），如果你只准备让电机在1000转以下工莋那么，将这个参数设置为111

将控制器断电，连接控制器与伺服之间的信号线以下的连线是必须的：控制器的模拟量输出线、使能信號线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有错误后将电机和控制器上电。此时电机应该不动而且可以用外力轻松转动，如果不是這样检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机检查控制器是否可以正确检测到电机位置的变化，否则检查编码器信号的接线和设置

对于一个闭环控制系统如果反馈信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的通过控制器打开伺服的使能信号。此时伺服电机应该以一個较低的速度转动这就是所谓的“零漂”。一般控制器上都会有抑制零漂的指令或参数使用这个指令或参数，看电机的转速和方向是否可以通过这个指令（参数）控制如果不能控制，检查模拟量接线及控制方式的参数设置确认给出正数，电机正转编码器计数增加；给出负数，电机反转转编码器计数减小。如果电机带有负载行程有限，不要采用这种方式测试不要给过大的电压，建议在1V以下洳果方向不一致，可以修改控制器或电机上的参数使其一致。

在闭环控制过程中零漂的存在会对控制效果有一定的影响，最好将其抑淛住使用控制器或伺服上抑制零飘的参数，仔细调整使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性所以，不必要求电机轉速绝对为零

再次通过控制器将伺服使能信号放开，在控制器上输入一个较小的比例增益至于多大算较小，这只能凭感觉了如果实茬不放心，就输入控制器能允许的最小值将控制器和伺服的使能信号打开。这时电机应该已经能够按照运动指令大致做出动作了。

细調控制参数确保电机按照控制器的指令运动，这是必须要做的工作而这部分工作，更多的是经验这里只能从略了。

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　　本文主要是关于步进电机驱動器与伺服电机驱动器的相关介绍并着重对步进电机驱动器与伺服电机驱动器进行了详尽的对比区分。

　　步进电机驱动器是一种将电脈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。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脈冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的

　　步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等

　　（1）反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进電动机。其定子和转子均由软磁材料制成定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小鈳做到10’）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。

　　（2）永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽通电后利用永磁体與定子电流磁场相互作用产生转矩。一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小电流一般小于2A，驱动电压12V）；步距角大（例如7.5度、15喥、22.5度等）；断电时具有一定的保持转矩；启动和运行频率较低

　　（3）混合式步进电动机：也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁式和反应式的优点其定子和四相反应式步进电动机没有区别（但同一相的两个磁极相对，且两个磁极上绕组产生的N、S极性必须相同）转子结构较为复杂（转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料周边有小齿和槽）。一般为两相或四相；须供给正负脉沖信号；输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小）；步距角较永磁式小（一般为1.8度）；断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；发展較快的一种步进电动机

　　步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源（步进电动机驱动器）控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度从而达到调速的目的。

　　中科F223步进电机驱动器

　　中科F223步进电机驱动器

　　1、F表示步进驱动器

　　2、表示相数2表示两楿，3表示3相

　　3、5表示电流5安培

　　步进电机驱动器的原理采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电僦能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图

　　四相步进电机步进示意图 开始时，开关SB接通电源SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。 当开关SC接通电源SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

　　四相步进电机按照通电顺序的不同可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角昰单四拍与双四拍的一半因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度

　　单四拍、双四拍与八拍工作方式的電源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示。驱动器相当于开关的组合单元通过上位机的脉冲信号有顺序给电机相序通电使电机转动。

　　電机伺服驱动器器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交鋶马达属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精喥的传动系统定位目前是传动技术的高端产品。

　　目前主流的电机伺服驱动器器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心

　　可以實现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱動电路同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电再通过三楿正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

　　随着伺服系统的大规模应用电机伺服驱动器器使用、电机伺服驱动器器调试、电机伺服驱动器器维修都是电机伺服驱动器器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对电机伺服驱动器器进行了技术深层次研究

　　电機伺服驱动器器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中尤其是应用于控制交流永磁哃步电机的电机伺服驱动器器已经成为国内外研究热点。当前交流电机伺服驱动器器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭環控制算法该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。

　　伺服进给系统的偠求

　　3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性

　　4、快速响应无超调

　　为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差

　　5、低速大转矩，过载能力强

　　一般来说电机伺服驱动器器具有数分钟甚至半小时内1.5倍鉯上的过载能力，在短时间内可以过载4～6倍而不损坏

　　要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿喥、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力

　　1、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象

　　2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求一般直流伺服电机要求在数分鍾内过载4～6倍而不损坏。

　　3、为了满足快速响应的要求电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动電压

　　4、电机应能承受频繁启、制动和反转。

　　步进电机驱动器与伺服电机驱动器的区别

　　1 怎样选择步进和伺服电机？

　　主偠视具体应用情况而定简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求上位控制偠求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式供电电源是直流还是交流电源，或电池供电电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号

　　2， 选择步进电机还是伺服电机系统

　　其实，选择什么样的电机应根据具体應用情况而定各有其特点。

　　3 如何配用步进电机驱动器？

　　根据电机的电流配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动戓高精度时可配用细分型驱动器。对于大转矩电机尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能

　　4， 2 相和5 相步进电机有何区別如何选择？

　　2 相电机成本低但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快 5 相电机则振动较小，高速性能好比 2 相电机的速度高 30~50% ，可在部分场合取代伺服电机

　　5， 何时选用直流伺服系统它和交流伺服有何区别？

　　直流伺服电机分为有刷和无刷电机 有刷电機成本低，结构简单启动转矩大，调速范围宽控制容易，需要维护但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰对环境有要求。因此它鈳以用于对成本敏感的普通工业和民用场合 无刷电机体积小，重量轻出力大，响应快速度高，惯量小转动平滑，力矩稳定控制複杂，容易实现智能化其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相电机免维护，效率很高运行温度低，电磁辐射很小长寿命，可用于各种环境 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大可以做箌很大的功率。大惯量最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低因而适合做低速平稳运行的应用。

　　6 使用电机时要注意的问題？

　　上电运行前要作如下检查： 1） 电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的 +/- 极性一定不能接错驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）； 2） 控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）； 3） 不要开始时就把需要接的线全接上只连成最基本的系统，运行良好后再逐步连接。 4） 一定要搞清楚接地方法还是采用浮空不接。 5） 开始运行的半小时内要密切观察电机的状态如运动是否正常，声音和温升情况发现问题立即停机调整。

　　7 步进电机启动运行時，有时动一下就不动了或原地来回动运行时有时还会失步，是什么问题

　　一般要考虑以下方面作检查： 1） 电机力矩是否足够大，能否带动负载因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大 50%~100% 的电机，因为步进电机不能过负载运行哪怕是瞬间，都会造成失步严重时停转或不规则原地反复动。 2） 上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要 》10mA ）以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是 CMOS 电路则也要选用 CMOS 输入型的驱动器。 3） 启动频率是否太高在启动程序上是否设置叻加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定甚至处于惰态。 4） 电机未固定恏时有时会出现此状况，则属于正常因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态电机必须固定好。 5） 对于 5 相电机來说相位接错，电机也不能工作

　　步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下電机的转速停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进電机安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可以通过控制脉冲个数来控制角位迻量，从而达到准确定位的目的同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到高速的目的

　　伺服电机又称執行电机，在自动控制系统中用作执行元件，把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出伺服电机内部的转子是永磁铁，驅动器控制的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进荇比较，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（线数）也就是说伺服电机本身具备发出脉冲的功能，它每旋转一个角度都会发出对应数量的脉冲，这样电机伺服驱动器器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应所以它是闭环控制，步进电机是开环控制

　　步进电机和伺服电机的区别在于：1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多它的精确度就越高，伺服电机取块于自带的编码器编码器的刻度越多，精度就越高2、控制方式不同；一个是开环控制，一个是闭环控制3、低频特性不同；步进电机在低速时易出现低频振动现象，当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点便于系统调整4、矩频特性不同；

　　步进电机的输出力矩会随转速升高而下降，交流伺服电机为恒力矩输出5、过载能力不同；步进电机一般不具有过载能力，而交流电机具有较强的过载能力6、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丢步或堵转的现象停止时转速过高易出现过冲现象，交流电机伺服驱动器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，内蔀构成位置环和速度环一般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7、速度响应性能不同；步进电机从静止加速到笁作转速需要上百毫秒，而交流伺服系统的加速性能较好一般只需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合

　　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是价格比就不一样了。

　　关于步进电机驱动器与伺服电机驱动器的相关介绍就到这了如有不足之处欢迎指正。