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閉環步進電機是如何工作的

2022-11-21 | 文章出處：漢德保 | 人氣：1134

閉環步進電機本質上是開環設備。它們不需要反饋，因為驅動器提供的每一個電流脈沖都等于電機的一步(或微步時的一小步)。再加上小步長(或步距角)，無需反饋裝置和復雜的控制方案，即可準確確定電機的位置。那么，如果步進電機的位置可以在開環系統中確定，為什么要增加閉環控制的成本和復雜性呢？因為只有當電機永不失步時，才能準確理解電機的位置。在現實世界中，有很多情況會導致電機丟失或錯過步數——例如，機器卡住，導致電機軸無法旋轉。為了應對這些可能性，步進電機通常尺寸過大，以處理扭矩峰值、失速或其他可能導致電機失速的異常情況。然而，當丟失的步驟可能對應用程序或過程有害時，另一個解決方案是在閉環系統中運行步進電機，并使用位置反饋來檢測和糾正定位錯誤。步進電機通常有三種類型的閉環控制，每種類型都提供不同級別的定位控制和復雜性。

基于失步補償的常見閉環步進電機系統類型，又稱失步控制或步進位置維護。在此設置中，驅動器以微步模式運行，編碼器跟蹤軸置。如果檢測到丟失的步數，控制器將命令額外的步數，使電機（或負載）達到所需的位置。失步補償是一種簡單的步進電機閉環方案，如上述，是一種廣泛的方案，但其主要缺點是它只補償移動結束時錯過的步驟，而不是在整個過程中連續補償。移動配置文件。負載位置控制，又稱閉環微步，連續監控軸(或負載)位置，產生錯誤信號。控制器使用此誤差信號實時調整命令。采用負載位置控制，系統仍以微步模式作為步進系統運行，但更準確地遵循移動曲線，而不是允許電機在移動過程中發生偏差，并在移動結束時發出單位補償命令。

先進的閉環步進控制方法是將電機用作兩相無刷 ( BLDC ) 電機運行。(請注意，許多步進電機的兩個相位偏移 90°，無刷直流電機的三個相位偏移 120°。）該方法稱為伺服步進或閉環步進控制。對于步進電機的伺服控制，而不是驅動器從編碼器的反饋檢測軸位置向電機提供全電流，并控制電路(通常是 PID 確定軸跟隨所需的確切扭矩移動配置文件。換句話說，電機是由扭矩命令而不是電流脈沖驅動的。伺服控制方法比其他步進控制方法更有效，因為它只提供實現運動曲線所需的電流。效率高意味著熱量少，電機壽命長。伺服控制還消除了困擾其他控制方法的共振問題，在低速時提供高扭矩，并允許電機在不拉出扭矩的情況下使用全額定扭矩。步進電機的伺服控制雖然比開環系統復雜，但仍低于完整伺服系統。