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步进伺服操作在三个关键方面与常规步进电机操作不同

发布时间:2023-04-14 18:45:32点击量:

 深入研究步进伺服技术,有时也称为闭环步进操作(这个术语有点含糊,因为它也用于描述使用编码器验证最终位置从而“关闭”的传统步进电机控制方案循环)。

步进伺服操作在三个关键方面与常规步进电机操作不同(图1)

 一、步进伺服操作在三个关键方面与常规步进电机操作不同


 第一个区别是:它需要一个编码器连接到步进电机,一个具有相当高分辨率的编码器。对于标准的1.8度步进电机,您需要一个每次机械旋转计数不少于2,000的编码器,而对于7.2度步进电机,500是最低限度。


 第二个区别是:步进伺服操作像无刷直流电机一样运行电机,并使用实际编码器位置而不是命令位置来换向相位角。重新绘制的力图,下图显示了换向相位如何意味着步进电机在力谷的最陡峭部分而不是在平衡点运行。


 第三个区别是:波形的高度和相位角不是恒定的,而是根据位置PID回路的输出连续变化,该回路用于在命令位置上进行伺服。同样,这与无刷直流电机的运行方式相同。

步进伺服操作在三个关键方面与常规步进电机操作不同(图2)

 二、这种方式操作步进电机有什么优点?


 1.没有丢失的步骤。一个直接的优势是丢失步骤不再是一个问题。作为伺服电机运行时,编码器确定步进电机的位置,因此丢失步数的问题不再适用。


 2.减少热量。第二个优点是步进伺服操作可以更有效地运行电机,这意味着电机中产生的热量更少。换向电机仅输出实现所需运动曲线所需的扭矩量,而传统控制的步进电机以大的恒定电流驱动,该电流必须足以应对最坏情况下的运动。


 3.准确性。这里的准确性有两个维度。由于编码器明确地测量电机的位置,因此消除了传统步进电机所带来的确定实际转子稳定位置的变幻莫测。第二个是定位精度与电机的每步额定度数(例如1.8度/步)和微步方案的分辨率无关。对于步进伺服,理论位置分辨率仅由编码器的分辨率决定,因此同一电机每转可达到2,000个可分辨位置或1,000,000个可分辨位置,具体取决于所使用的编码器。


 4.速度平滑度。另一个显着优势是改进了速度平滑度。由于传统的步进电机控制器没有明确测量和控制转子位置,因此转子角度在受外力影响时往往会稍微反弹。在步进伺服模式下运行的同一电机可以实现更精确的速度跟踪。


 5.噪音。使用步进伺服技术,电机产生的噪音比整步或半步驱动器小得多,甚至比微步驱动器的噪音小。虽然不像典型的无刷直流电机那样安静,但步进伺服很好地解决了经典的步进电机噪音问题。

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