实用运动控制技术

2伺服电机及其驱动技术

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伺服电机的基本工作原理：通电导体在磁场（恒定磁场强度）中受到力的作用（电磁力）。

伺服电机的特点：
1、伺服电机受输入电信号控制，能做出快速响应。
2、伺服电机的堵转转速与控制电压部分成正比，转矩增加转速呈近似线性下降。
3、伺服电机具有较宽的调速范围。
4、伺服电机控制电压为0时，能立即停止。

2.1直流伺服电机

直流伺服电机的构造：与普通直流电机一样，由磁极、电枢绕组、电刷和换向器组成。
直流伺服电机的工作原理：除了基本的通电导体在磁场中受到力的作用产生带动负载旋转的电磁转矩之外，还需要另外增加一个电流测速机对电机旋转的速度进行测定并向控制系统提供速度反馈。
控制思想：利用测速机产生正比于电机实际速度但方向相反的电压$v(t)$，通过获得施加电压与所测电压之间的偏差值，设计控制器使得误差减小甚至消除误差。

直流伺服电机优点：
1、可以控制其启动、停转和转向。
2、转速可以通过改变控制信号进行调整。
3、调速范围宽、线性度好。
4、启动转矩大、自身惯量小，启动迅速。
5、机型特性和调节特性好。
直流伺服电机缺点：
1、有换向器和电刷之间的滑动接触，接触电阻变化会影响工作性能的稳定性。
2、维护成本大（电刷产生的火花）且不能在易燃易爆环境下使用。
3、会产生无线电干扰，对于控制电源（直流）情况下，放大元件变复杂。

通过对直流伺服电机进行机理建模（动力学）可以发现直流电机速度控制系统的传递函数近似为一个惯性环节（当电机的电枢电感远小于电枢电阻）。

$$\frac \Omega{U_a(s)}=\frac {K_t}{L_aJs^2+(L_aB+R_aJ)s+R_aB+K_eK_t}\text{，$(L_a=0)$}\\ \iff\frac \Omega{U_a(s)}=\frac {1/K_e}{T_ms+1}\quad\text{When}\quad\tau_m=\frac{R_aJ}{K_eK_t}$$

因此，可以从以下几个方面改善直流伺服电机的响应过程：
上式中$J,B$分别为等效到电机控制轴上的转动惯量和阻尼系数，$K_e,K_t$分别为感应电动势系数和电磁转矩系数。
1、机械系统改进，设法减小转动惯量$J$。
2、降低电枢回路的电阻$R_a$。
3、附加速度反馈，加大等效反电动势系数$K_e$。

2.1.2直流电机的驱动技术

$$\text{晶体管驱动放大器系统} \begin{cases} \text{线性放大器}&\text{采用晶体管线性提供所需直流电源}\\[2ex] \text{开关型放大器}&\text{采用晶体管或是普通晶闸管}\\[2ex] \end{cases}$$
开关型放大器工作原理：输出级的功率器件工作在迅速从非导通状态到完全导通状态，避开了工作在线性放大区，使得功率输出级的损耗很小。
（1）当处于非导通状态时，功率器件不消耗能量；
（2）当处于完全导通时功率器上的压降很小；
$$\text{开关型放大器种类} \begin{cases} \text{PWM}&\text{脉宽调制}\\[2ex] \text{PFM}&\text{脉冲频率调制}\\[2ex] \text{SCR}&\text{可控硅整流}\\[2ex] \end{cases}$$

技术种类	工作原理	操作方法与优缺点	应用领域
PWM脉宽调制	利用半导体开关器件的导通与关断，把直流电压变成电压脉冲序列	(1)变压操作：控制电压脉冲宽度或周期;(2)变压变频操作：控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期;	开关稳压源、不间断电源（UPS）以及直流电机传动、交流电机传动等电气传动系统
PFM脉冲频率调制		固定导通角而变化重复频率	因为这种系统在频率高时引起能量损耗过大，一般在电机控制中不予采用
SCR可控硅整流	采用整流交流电源电压的形式，导通角可以在0~180电角度内变化	电机速度调节范围相比晶体管小了很多1：(5~10)(半波),1:(20~30)(全波)。但是SCR驱动简单且容量可以很大。致命缺点：存在电流谐波分量，在低速时转矩脉动大，限制了调速范围；低速时电网的功率因素低；平波电抗器的电感量大，影响了系统的快速反应。

$$\text{直线电机转速的控制方法} \begin{cases} \text{励磁控制法}&\text{低速受磁饱和强度限制；高速受换向器火花和结构强度限制}\\[2ex] \text{电枢电压控制法}&\text{改变电枢端电压调速，动态响应好，常用}\\[2ex] \end{cases}$$
电流控制电路（伺服放大器中最基本的部分）：实质上是一个电流负反馈回路。在任何时刻，电流控制电路都进行反馈电流与命令信号的比较，这样可以简单地通过限制输入命令电流信号达到限制电路电流的目的。
速度控制电路：常用于为了控制具有电流控制回路的高性能伺服放大器的速度，本质在电流控制回路前增加了一个速度控制回路。电流命令的极性和大小是速度命令与反馈速度比较的结果，以致它们之间任何误差都会产生必要的电流（转矩）来影响速度变化。

2.1.3直流电机的驱动控制

在运动控制系统中，需要对电机的转矩、速度和位置等物理量进行控制。因此，与之相对应的控制过程为电流反馈（驱动器内置）、速度反馈和位置反馈。
电流环作用：通过调节电枢电流控制电机的转矩，并改善电机的工作特性和安全性。当电机全压启动或是堵转运行时电枢中将会流过较大的电流，电流负反馈的引入可以限制电枢中流过的电流，对电机起到限流保护作用。
电流控制器一般采用比例积分控制器形式：

$$C_I(s)=K_i\frac{\tau_is+1}{\tau_is},\\\text{为了限制电枢电流取}\tau_i=\tau_\alpha\text{电机电磁时间常数},\alpha=R_a$$
根据直流电机动力学方程组：
$$u_a(t)=R_ai_a(t)+L_a\frac{di_a(t)}{dt}+E_a(t)\\ E_a(t)=K_e\omega\\ T_m(t)=K_e\omega\\ T(t)=J\frac{d\omega(t)}{dt}+B\omega(t)+T_d(t)$$
1、可以求得内反馈回路在$K_i>>1$时为比例环节：
$$\frac{1/\alpha}{\tau_a'+1},\tau_a'=\frac{R_a}{\alpha K_i}\iff 1/\alpha=1/R_a$$
2、在合适的电流反馈条件下，直流电机系统的电气时间常数（电机的电磁时间常数）$\tau_a$和反电动势$K_e\omega$可以忽略不计，得出输入电压到电机转速的传递函数为近似积分环节：
$$\Omega(s)=\frac 1{Js}[\frac{K_t}{R_a}U_i(s)+T_d(s)]$$
3、可以发现电流环中，直流电机的电磁转矩与电枢电流成正比，电枢电流与输入电压成正比。输入电压通过电流环可以控制电磁转矩$\iff$电流环是直流电机系统的转矩调节系统。
$$T_{em}(s)=K_tI_a(s)=Js\Omega(s)+T_d(s)\\ \iff I_a(s)=\frac 1{K_t}[Js\Omega(s)+T_d(s)]\\ \iff I_a(s)=\frac{U_i(s)}{R_a},T_{em}(s)=\frac{K_t}{R_a}U_i(s)$$
直流电机相比于其它电机的优势：
体积小、效率高、启动转矩大、过载能力强、动态特性好、方便控制
直流电机的发展：
1、励磁绕组被高性能稀土资源所制造的永磁材料所代替
2、针对各领域的专用新型直流电机的发明
3、无刷化

2.2交流伺服电机

交流电机的原理：采用交流电励磁的电机称为交流电机，机械结构简单，它可以分为同步电机和异步电机。同步电机是指在固定的电网频率下，电机转子以固定不变的转速旋转，其转速在工作范围内与负载的大小无关，常用作发电机。异步电机（又名感应电机IM）是指在固定的电网频率下，电机转子的转速随负载大小而改变，常用作电动机。
交流电机的难点：本身是一个非线性、强耦合、多变量的控制对象，调速控制复杂、实现高精度控制困难。
交流电机的发展：大功率半导体器件、大规模集成电路和高速处理器的发展，矢量控制和直接转矩控制等先进控制方法的应用使之有了较宽的调速范围、较高的稳速精度、较快的动态响应、四象限可逆运行。
交流伺服的驱动原理：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（encoder）反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度（线数）
交流伺服电机的特点：
优点：具有结构简单、价格便宜、运动可靠、维护方便、无火花、无电磁干扰（EMI）、结实耐用，适合于直流伺服电机不能胜任的工作环境。
缺点：机械特性和调节特性具有非线性、转矩小、效率低。

2.2.1 无刷直流伺服电机

无刷直流伺服电机采用电子“换向器”，既属于直流电机的一种也属于交流同步电机的一种，无刷直流电机转速变化以及电枢绕组中的电流变化和变流器频率是一致的。
永磁无刷电机绕组中流过的电流是按正弦规律变化的，其性能也和直流电机一样。
工作原理：永磁磁极在转子上，电枢在定子上，与同步电机相似。无刷直流电机在通电后，电枢绕组在位置传感器（角位移传感器）的信号控制下，根据转子的位置不断使定子绕组换流，使定子绕组产生一个步进式的旋转磁场，在该旋转磁场的作用下，永磁转子就连续不断地旋转起来。
控制原理：和传统的直流电机一样，无刷直流电机一般也用电枢电压作为转速调节的手段。例如：在无位置传感器的无刷直流电机中，当绕组作星形连接时，每个时刻仅有一相通电，旋转的磁极转子在其余相的绕组内感应出电动势。这电动势包含了转速瞬间值得信息，将此电动势经整流、滤波作为转速实际值去与转速设定值（电压）比较，就可以实现转速的调节与控制。

无刷伺服电机的驱动器：
1、多相交流电驱动
2、可变电压可变频率（VVVF）运转
3、效率最高点运转
4、控制方式的输出与输入命令成正比
高效率驱动控制方法：使磁场的磁通与电枢电流方向保持垂直状态运行。

驱动原理：驱动频率控制转速、电枢电流（实际控制为电压）控制转矩。
1、第一种方法：在转换部分（将交流整流为直流）控制电流（电压）的相位后，整流成直流。
2、第二种方法：改变电压，但是以上两种方法不适应快速响应的伺服机构。
3、第三种方法：用变频器进行VVVF的方法中利用PWM（脉宽调制器）。（机理不是很懂[1]）
旋转方向改变：通过位置传感器输出信号改变绕组的通电顺序来实现。（主电路主要由电力半导体器件组成）

2.2.2 两相交流伺服电机（小功率随动系统、遥测和遥控系统）

结构与工作原理：定子上装有空间相差90°两相分布绕组，分别为激励绕组和控制绕组，转子多采用鼠笼型转子。当给两相绕组通电时，定子气隙中产生旋转磁场，转子相当闭合回路切割磁力线，产生转矩旋转。

控制原理在多数情况下是靠改变控制电压的大小或改变控制电压与励磁电压间的相位角实现的：
1、幅值控制（改变控制电压的大小，相位不变）
2、相位控制（控制电压和励磁电压幅值相等，改变相位，90°转速最大；0°或180°转速为0）
3、幅相控制（复合控制，输出功率大）
4、双相控制（电角度90°不变，改变控制电压调速的同时，同步改变励磁电压，使两者幅值相等）
两相交流伺服电机与普通异步（感应）电机的特性比较：
1、两相交流伺服电机的机械特性较软，但速度调节范围宽，从零到$n_0$。
2、普通异步电机的机械特性较硬，速度调节范围窄，从$n_m$到$n_0$
3、两相交流伺服电机在单项激磁时能产生制动转矩消除自转

2.2.3交流伺服电机的驱动技术

异步电动机定子的三相绕组中通入对称三相交流电，在电机气隙内产生一个旋转磁场，对应转子的速度为同步转速：

$$n_0=\frac {60f_1}p$$ 其中，$f_1$为定子供电频率，p为电机磁极对数。
由于转差率：
$$s=\frac{n_0-n}{n}$$
所以异步电机的转速公式为：
$$n=n_0(1-s)=\frac{60f_1}p(1-s)$$

$$\begin{array}{|rc|c|c|} \hline \verb+基本调速方法+ &&适用场合&优缺点\\ \hline \verb+变转差率调速+ &定子调压调速&&附加的转差\\ \verb++ &转子串电阻调速&仅适用绕线式异步电机&功率损耗、\\ \verb++ &电磁转差离合器调速&&效率很低。\\ \verb++ &串级调速&仅适合绕线式异步电机\\ \hline \verb+变极调速+ &&仅适合鼠笼型转子&有级调速\\ \hline \verb+变频调速+ &交-交变频调速&& f平滑连续\\ \verb++ &交-直-交变频调速&&无极调速。\\ \hline \end{array}$$

交流异步电机变频驱动器设计的困难：
1、异步电机是强耦合的多变量系统（体现在多输入多输出）
2、异步电机的数学模型是非线性的
3、异步电机为典型的高阶系统。
矢量控制：（解耦）
直接矢量控制：磁场角是通过接线端电压和电流或霍尔传感器或磁通检测线圈来计算的。
间接矢量控制：磁场角是通过转子位置测量和局部估计来获得。

2.3特殊直流电机

2.3.1力矩电机和直接驱动电机

力矩电机的特点：
1、长期处于堵转状态，低转速、大转矩
2、不需要齿轮减速而直接驱动负载，输入控制电压信号直接调节负载转速
力矩电机的优势：
1、反应速度快
2、转矩和转速波动小
3、特性线性度好
4、能在很低转速下稳定运行
力矩电机的适用场合：位置和速度伺服系统中作为执行元件。
位置控制方式伺服系统中：可以工作在堵转状态；
速度控制方式伺服系统中：可以工作在低转速状态，且输出较大转矩；
无刷直流力矩电机（又称直接驱动电机DDM）的特点：一种新型的永磁无刷伺服电机：
1、能够提供足够的力矩，在相对低速下提供精确的旋转，克服了力矩谐波所存在的潜在问题。
2、保证了精确的定位，避免了机械共振。

2.3.2直线伺服电机

永磁式直线伺服电机的结构和工作原理：
按结构可以分为动磁式和动圈式；按励磁方式可以分为永磁式和电磁式；
动磁式：固定长电枢，移动部分质量大、惯性大、消耗功率大；优点是行程可以做长，还可以做成无刷直流直线伺服电机
动圈式（工作原理同永磁式直流电机）：磁场固定、电枢线圈可动，又称音圈电机；缺点是行程受到限制，力的传递必须通过特殊办法引出。
直线电机的主要技术指标：
1、牵引力：必须提高工作气隙磁感应强度
2、直线电机的体积：体积要小，牵引力要大
3、移动系统的工作范围：工作范围要大

$$\Delta F=\frac {FL}V$$ F是直线电机轴向牵引力；L是直线电机工作行程范围；V是直线电机体积；$\Delta F$是单位面积的牵引力
4、额定电压：指电枢线圈的额定电压$U_N$和电磁式励磁绕组的额定电压$U_{jN}$
5、动圈（或动铁心）移动全行程所需的时间T（s）。
直线电机的特点及其应用（相比旋转电机）：
1、高速响应
2、精度高：直线驱动系统没有了一些机械结构引起的传动误差。
3、刚度高："直接驱动"
4、速度快、加减速过程短：不存在中间传动机构的惯量和阻力矩影响
5、噪音低：可采用无机械接触的方法
6、效率高：无中间传动环节
7、散热性好、额定值高、可以取较大的电流密度，对启动限制少
8、装配灵活性好，
缺点是：效率和功率因素低，电源功率大及低速性能差等。

2.4步进电机

步进电机的定义：一种将电脉冲信号变换成相应的角位移与直线位移的机电执行元件。
步进电机的控制机理：步进电机的外施电压是脉冲电压。步进电机按照输入的脉冲指令一步步地旋转，脉冲数决定了旋转的角位移大小，脉冲频率决定了旋转速度，并能在很宽的范围内调节转速。
步进电机的分类：
按电磁设计分：变磁阻式（VR型）（或反应式）；永磁式（PM型）；混合式（HB型）步进电机
按线圈激励设计分：二相、三相、五相
按传动设计分：旋转型步进、直线型步进、带减速齿轮和不带减速齿轮
步进电机的特点：
1、可以用数字信号直接进行开环控制，整个系统简单，价廉
2、位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不长期积累，可以组成结构较为简单而又具有一定精度的开环控制系统，也可以要求更高精度时组成闭环控制系统
3、无刷、电机本体部件少，可靠性高
4、易于启动，停止、正反转及变速，响应性也好
5、停止时，可有自锁能力
6、步距角选择范围大，在小步距下，通常可以在超低速下高转矩稳定运行，且可以不经减速器直接驱动负载。
7、速度可在相当宽范围内平滑调节。同时可以用一台控制器控制几台步进电机，并可使它们完全同步运行。
8、步进电机带惯性负载的能力较差。
9、由于存在失步和共振，步进电机的加减速方法根据利用状态的不同而复杂化。
10、不能直接使用普通的交直流电源驱动。
步进电机的运行性能：
1、步距角
步距角大小与定子控制绕组的相数、转子的齿数和通电的方式有关，体现系统能够达到的分辨能力：

$$\theta_b=\frac {齿距}{拍数}=\frac {齿距}{Km}=\frac {360°}{Kmz}$$
$\theta_b$是步进电机的步距角；K为状态系数；m为控制绕组的相数；Z为转子的齿数；
步进电机的转速：
$$n=\frac{\theta_b f}{2\pi}\times60=\frac{\frac{2\pi}{Kmz}f\times60}{2\pi}=\frac{60f}{Kmz}$$
2、静态步距角误差
在实际控制过程中，由于定子和转子的齿距分度不均匀，定子转子之间的气隙不均匀或铁心分段时的错位误差等存在会影响步距角的精度产生偏差。
在非超载情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，又因为步进电机只有周期性误差，没有累积误差，使得步进电机在速度、位置控制领域得到广泛应用
3、静特性
指稳定状态时的特性，包括静转矩、矩角特性及静态稳定区等。
步进电机的控制脉冲停止时，某些相绕组仍通有恒定不变的电流，这时转子固定于最后一步位置保持不动，称为静态状态。
矩角特性反映了转子的转矩和转角之间的关系。
4、最大相电压和最大相电流
指每相绕组允许施加的最大电源电压和流过的最大电流。
5、启动频率和连续运行频率
这里正、反向的启动频率和制动频率是一样的。
步进电机的启动频率指在一定负载转矩下能够不失步（丢步和越步）地启动的最高脉冲频率
步进电机的连续运行频率是指步进电机启动后，当控制脉冲频率连续上升时，能不失步运行的最高频率，它的值也与负载大小有关系。
6、矩频特性
步进电机的动态转矩和脉冲频率的关系成为矩频特性。脉冲频率升高，动态转矩降低。

2.4.2步进电机的驱动器

步进电机不能直接接到交直流电源上工作，必须使用驱动器。
环形分配器 $\rightarrow$ 信号放大器 $\rightarrow$ 推动级 $\rightarrow$ 驱动级
环形分配器的功能：接受CP脉冲（时钟）和方向电平
CP脉冲决定了步进电机转速的高低、升速还是降速、启动还是停止
方向电平决定了环形分配器输出的状态转换是按正序还是反序转换，进而决定步进电机的转向
信号放大器的功能：将环形分配器输出信号加以放大，变成足够大的信号送入推动级。
信号处理器的功能：实现信号的某些转换、合成功能，产生斩波、抑制等特殊功能的信号，从而产生特殊功能的驱动输出。
推动级的功能：将较小的信号加以放大，变成足以推动驱动级输入的较大信号，有时承担电平转换的作用。
驱动级的功能：直接与步进电机的各相绕组相连，控制电机各相绕组的导通与截至，同时也对绕组承受的电压和电流进行控制。
保护级的作用：保护驱动级的安全，根据需要设置过电流保护、过热保护、过压保护、欠压保护等等。
细分驱动器：细分驱动器可以通过改变相邻（A,B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转。（用于步进电机步距角不满足使用条件时。）

2.4.3步进电机的控制

1、点-位控制
控制电机拖动负载从一个位置运行到另一个位置称为“点-位控制”。
要求电机实际运行的步数一定要与设定的步数相符，不允许有误差。
在点-位控制系统中，一般设置两个坐标系：绝对坐标系和增量坐标系；
增量坐标系：记录在一个工步内系统位置的变化。（要理解系统运动前，增量坐标值是最大这个概念。）
2、步进电机的加减速控制
反应式步进电机的转速只取决于脉冲频率、转自齿数和相数，与电压、负载、温度等因素无关。
当电机低速工作时，步进电机可以直接启动，并采用恒速工作方式；
当电机高速工作时，就不能采用恒速工作方式，因为根据矩频特性，频率越高，转矩越小，带动负载能力越差。
实际控制出现的问题和常用解决方案：要求运行的速度高于系统的极限启动频率，在点-位控制过程中，常采用加速-恒速-减速-低恒速-停止的过程。

• 升速的起始速度应该等于或者略小于系统的极限启动频率（速度），而不是从0开始
• 减速过程结束时速度一般应等于或者略低于启动速度，再经数步低俗运行后停止

实际用微机控制步进电机加减速的方法是利用定时器中断方式来改变输出CP脉冲的时间间隔。
3、步进电机的闭环控制
开环系统下工作既是步进电机的优点，也对其在开环下的性能造成了一定的限制，现实应用中发现，电机并不是能够遵循每个脉冲指令精确运动的。可以采用闭环位置反馈或速度反馈确定与转子位置相适应的正确相位转换，大大改善步进电机的性能。

2.4.4步进电机的应用

在数字控制系统、程序控制系统及许多航空工业系统中得到了应用。
1、步进电机驱动系统在数控铣床中的应用
开环系统，系统简单、可靠，成本低，易于调整和维护，但是精度不高。
2、步进电机用于点-位控制的闭环控制系统
闭环系统、利用位置检测反馈装置，提高系统的定位精度
3、在办公自动化机器中的应用（OA）
通常选用步距小、精度高的混合式步进电机
4、在打字机上的应用
要求有良好的矩频特性。
5、在传真机上的应用
PM型步进电机
6、在记录仪中的应用
7、在分析装置中的应用
8、在二坐标工作台中的应用
9、在自动编织机中的应用
10、在机器人中的应用：末端操作器。

2.5步进电机和交流伺服电机性能比较

步进电机是一种离散运动装置，可用于数字控制。
全数字式交流伺服电机的出现，使得交流伺服电机也应用于数字控制系统中。
1、控制精度不同：
步进电机的步距角在选定电机之后就固定了且精度低，交流伺服电机的控制精度可以由电机轴后端的旋转编码器所保证，编码器线数越多，交流伺服电机的控制精度越高。
2、低频特性不同：
步进电机在低速时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关，这种现象对机器的正常运转非常不利。
交流伺服电机运转则非常平稳，即使在低速下也不会出现振动现象，并且该系统有共振抑制功能。
3、矩频特性不同：
步进电机的输出力矩随着转速升高而下降，其最高工作转速为300~600r/min。
交流伺服电机能以恒力矩输出，额定转速（2000r/min或3000r/min）以内，都能输出额定转矩；在额定转速以上为恒功率输出。
4、过载能力不同：
步进电机不具有过载能力。
交流伺服电机具有较强的过载能力。（速度过载和转矩过载能力）
5、运行性能不同：
步进电机的控制为开环控制，要处理好升、降速问题。
交流伺服驱动系统为闭环控制，内部构成位置环和速度环，控制性能更为可靠。
6、速度响应性能不同：
步进电机从静止加速到工作转速需要200~400ms。
交流伺服电机的加速性能较好，有些仅需要几毫秒，可用于快速启停控制场合。

电机类型	工作原理	控制方式	优点	缺点
直流伺服电机	由永磁定子、线圈转子、电刷和换向器构成。通过电刷和换向器使电流方向随着转子转动变化，实现连续旋转运动	转速控制采用电压控制方式，控制电压和转速成正比；转矩控制采用电流控制方式，控制电流与转矩成正比	控制简单，启动转矩大，体积小，质量轻，效率高	需要定时维护和更换电刷，使用寿命短，噪声大
交流伺服电机	按结构分为同步电机和异步电机，同步电机转子由永磁体构成，异步电机转子由线圈绕组构成。无刷直流电机结构和同步电机相同，特性和直流电机相同	分为电压控制和频率控制两种方式。异步电机通常采用电压控制方式	没有电刷和换向器，没有产生电火花的危险	驱动电路复杂，价格高
步进电机	按产生转矩的方式分为永磁体式（PM）、可变磁阻式（VR）和混合式（HB）。PM式产生的转矩较小，多用于计算机外围设备和办公设备，VR式能产生中等转矩，HB式能够产生较大的转矩，因此应用广泛	单相励磁：精度高，但是容易失步；双相励磁：输出转矩大，转子过冲小，为常用方式，但是效率低；单-双相励磁：分辨率高，运转平稳	与计算机接口方便；寿命长，维护方便；启动、停止、正转、反转容易控制	能量转换效率低，容易丢步

2.6运动控制系统中的传动机构

当电机转速高，输出力矩小的情况下，可以通过减速器来降低电机运行速度同时提高输出力矩。
1、谐波