Page 185 - 电气自动化控制技术研究

第六章 工业自动化伺服驱动器系统的相关研究

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。
3. 矩频不同
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，所以其最高

工作转速一般在 300 ～ 600rpm。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为 2
000rpm 或 3 000rpm）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。
4. 过载不同

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。以松下交流伺服
系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服
惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这

种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转
矩，便出现了力矩浪费的现象。

5. 运行不同
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，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。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，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。

6. 响应不同
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 ～ 400ms。交流伺
服系统的加速性能较好，以松下 MSMA400W 交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转

速 3 000rpm 仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

二、交流伺服电机的工作原理与控制技术

（一）伺服电机的工作原理
伺服电机在控制系统的控制下，实现相应的动作，其相应的命令就是输入的电压信号，

一般由单片机提供，有几伏电压到几千伏电压驱动的伺服电机，伺服电机通过接收到的电
压信号，识别信号的占空比，从而实现伺服电机的转速的输出控制，伺服电机把输入的电
压信号转换为伺服电机的转矩，其占空比比较大，时间常数相应比较小，能够快速地响应，

其归根结底则是根据输入的信号电平转化为伺服。电机轴的角位移或者角速度输出，达到
信号旋转驱动后面负载的元器件的功能，其作为一个动力驱动源，应用很广泛。伺服电机
一般较小，现今使用的多为交流伺服电机，交流伺服电机有着优良的特性，体积小，执行

相应时间小，其功率值的调动范围很大，相对于直流伺服电机而言，直流伺服电机体积比
较大，其执行的精度虽高，但在成本和实用下，性能比远远低于交流伺服电机，现如今，
工业企业等大小的实验，均采用的是交流伺服电机，交流伺服电机分为同步交流伺服电机

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