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形式的闭环步进控制gydF4y2Ba

由|gydF4y2Ba加利尔运动控制有限公司gydF4y2Ba

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步进电机用于各种应用程序的整个工程领域,因为他们是便宜,操作简单,并提供在低速高扭矩。然而,步进电机遭受缺点如错过了步骤,减少转矩在高速度,共振和高功耗。为了减轻这些问题,加利尔有三个关闭循环的方法在一个步进电机:终点修正,闭环微步,二段式无刷电机驱动步进电机。gydF4y2Ba

步进电机基础gydF4y2Ba

步进电机有多个“齿”电磁铁安排齿形转子。为了使电机轴转动,这些电磁铁通电的在一个特定的序列。图1显示了这个过程的简化视图支持二步进电机。每个特定序列对应电机的一步。步进电机通常有200步/革命。gydF4y2Ba

步进电机不没有一些缺点。第一个步进电机的缺点是,它运行在全电流。这导致浪费能源和余热发电。第二,基本的操作步进电机时引起的振动改变他们的立场在离散步骤。当步频率匹配自然振荡或共振频率的步进电机这些振动的振幅会增加,导致损失的位置。步进电机也经历一个重要的转矩减小电动机的速度增加。一个共同的转速力矩曲线所示错误:未找到引用来源。最后,位置分辨率有限步骤的数量每革命。如果需要增加分辨率,可以驱动步进通过微步的过程。gydF4y2Ba

微步gydF4y2Ba

驱动步进电机的微步方法,这样每个电机的整体步骤称为microsteps分解成小的增量。微步通常创建2至256 microsteps每一步这意味着200年一步革命运动现在可以有多达51200个microsteps每革命。图3当前波形细节通过与越来越多的每一个步进电机相微步每一步。gydF4y2Ba

微步的实际精度在很大程度上是依赖外部力量。微步电动机的是准确的在一个完整的一步,但如果超过半步的错误存在损失的位置就会发生。运动不会发生如果摩擦,重力,或任何其他力量是足以防止两个微步之间在当前位置的微小变化影响电动机的位置。图4显示了一个图的点对点移动中执行一个系统由一个步进电机加上一个编码器。红线是预期的步进电机的位置,紫色的线是脉冲输出到电机、步和蓝线是电动机的位置编码器的测量。黑线表示控制器时积极分析运动。由于摩擦系统中,步进电机的最终位置命令的位置不匹配导致一些稳态误差。gydF4y2Ba

端点校正gydF4y2Ba

利用编码器反馈认识到这个位置错误,终点可以调节命令附加步骤脉冲使电动机到正确的位置。加利尔称这步进位置维护模式,或SPM。SPM仍然运行在微步的步进模式,但端点精度现在可以验证和调整。这种模式是通过比较的指挥位置的步进电机的实际位置编码器的输出之前完成。图5显示了目前在同一系统如图4步进位置维护模式。结束后,位置误差被公认和参考位置调整为这个错误负责。一个纠错的举动就吩咐把步进到正确的位置。通过添加编码器,控制器现在有能力识别和纠正错误出现在系统中。相同的移动此前导致稳态误差由于摩擦现在可以占和纠正。gydF4y2Ba

闭环微步gydF4y2Ba

SPM模式适用于应用程序中唯一关心的是终点精度。必要时,不断纠正错误,加利尔提供闭环微步(CLS)模式。图6显示了步进系统现在在CLS驱动模式。除了参考位置和编码器的位置,一个错误信号(绿线)现在是内部生成控制器,用于不断调整步进电机的位置。重要的是要注意,在CLS模式运动现在异形基于编码器的位置,但脉冲步仍由控制器来驱动步进电机。gydF4y2Ba

产生的误差信号是美联储通过Galil CLS过滤器然后补偿系统通过调整步骤中出现的任何错误和步进脉冲输出。闭环微步是一个真正的闭环运行方式,并且最优仍然使用步进电机步进驱动。闭环操作会带来不稳定的风险,如果没有正确地调整循环,所以必须注意达到稳定。此外,这种模式仍然是低效和低带宽相比对一个典型的伺服系统。这种低带宽可以使用外部第三方时更低的步进驱动器电流环带宽和较低的非线性特征。gydF4y2Ba

作为一个二段式无刷电机驱动步进gydF4y2Ba

达到最高的性能,可以视为一个步进电机两相无刷伺服电机。电流控制的电动机将误差信号的函数就像标准的伺服电机。加利尔指两相无刷模式,或2 pb。图7的细节在这种模式下驱动步进电机系统。现在,而不是脉冲,步转矩指令信号(棕色线)产生的控制器是美联储加利尔的一个内部放大器操作2 pb模式来控制电机的位置。次了。一个步进电机驱动2 pb模式类似于一个典型的伺服电机与减速齿轮箱。因为这种模式运作像标准的伺服电机,全方位的加利尔现在可以利用先进的PID过滤功能,包括等级、钢管和前馈滤波器。为了以这种方式驱动步进电机,放大器必须更复杂的正确交付所需的瞬时电流电动机。这导致权力高效运行的步进电机,使它产生更少的热量。gydF4y2Ba

闭环步进控制gydF4y2Ba

加利尔的方法,利用闭环步进控制,步进电机的各种缺点是可以克服的。不准确的端点位置可以调整步进位置维护模式,可以动态地调整位置闭环微步,最后可以视为二步进电机无刷伺服进一步提高电动机的性能和效率。如果你有问题的闭环步进操作模式适合于您的应用程序中,联系我们的应用程序工程学系(916)626 - 0101或通过电子邮件gydF4y2Basupport@galil.comgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

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