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众立本闭环步进电机原理

关注:1679 发表时间:2018-10-16 16:31:07

大家都很熟悉的传统的步进电机控制方式,如果采用了反馈装置或者无传感器控制方式,将可以为那些对安全性、可靠性和精度有较高要求的运动控制应用提供更经济的选择。

 大部分基于步进电机的运动系统运行在开环状态下,因此能够提供低成本的解决方案。实际上,步进系统是唯一的一个不需反馈就具备位置控制能力的运动技术。

但是当步进电机以开环方式驱动负载时,在指令步和实际步之间存在失去同步的潜在可能性。 闭环控制作为传统步进运动控制的补充,为需要更高安全性、可靠性或产品质量要求的应用提供了高性价比的选择。

反馈装置或某种间接参数检测方式在这类步进系统中“闭合了回路”,以校验/控制失步、检测电机堵转,并保证了更大的有效力矩输出。最近,步进闭环控制(CLC)在实现智能分布式运动体系结构方面也发挥了作用。 

可行的闭环控制方法及其优点 

有几种技术目前可实现对步进电机位置、速度和/或力矩的闭环控制。按照可控性的程

度递增排列,这些技术包括:计步、反电动势(emf)检测和全伺服控制。以下几条是罗列

采用闭环步进控制的理由与适用场合: 

●无需进行参数调整;系统很容易建立,一般可以做到免维护。

●在连续移动中允许利用断点触发摄像机或数据采集设备。

 

●控制位置过冲,在某些场合这种过冲是不允许的,例如纳米制造或半导体加工

 

●在运动结束时纠正位置偏差
个人认为步进电机的简单、廉价使它成为对负载进行定位控制的理想选择,使用步进电机的原因包括:操作简单(通常在开环状态下使用);由于可接受数字脉冲输入而变得易于与其他设备接口;成本低廉,因为一般不需要反馈装置。  然而,开环运行会带来失步的风险,从而引起定位不准,当移动更重的负载而使步进电机工作在最大力矩点附近的时候,以及为了提高生产率而提高加速度的时候,会有更高的失步堵转风险,增加反馈可避开对传统步进电机的这些限制。  闭环步进电机可以采用低成本编码器,这是相对于那些在伺服系统中使用的编码器而言的,这带来了进一步的好处:通常情况下,步进应用可以使用单端编码器,而且不需要电子换相反馈信号。

  步进闭环控制对轻载和非常短的移动特别有效。典型的工业应用包括数控系统流程控制与打印和包装系统中的X-Y工作台和旋转定位设备,对零速稳定性有要求和位置校验有要求的场合下推荐使用闭环步进运动,步进电机能很好地满足这种需求,并且这种需求是当前的主流需求。例如实验室用自动化化学/血液分析仪,仪器中应用了许多运动轴将测试样本定位在适当的试剂配送器下,同时另有一些步进电机回退,加载准确数量的化学试剂,然后向前移动以正确的顺序和数量分配试剂—一个类似于使用多个注射器的过程。“任何轴上的任何定位错误都将导致数据丢失或不正确的结果


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