閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制技巧

       由于步進(jìn)電機(jī)具有體積精巧、價格低廉、運行穩(wěn)定等眾多優(yōu)良特點，讓其在低端行業(yè)市場的應(yīng)用范圍沒有對手。但是在工控行業(yè)，存在如何實現(xiàn)全閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)運動控制這一大難題。
       主要有兩個問題：不確定的原點與失步。目前的步進(jìn)系統(tǒng)原點采用的是高速光電開關(guān)，誤差在精確控制領(lǐng)域即使是毫米級也不能接受。為了提高步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)運行精度，多數(shù)會采用細(xì)分驅(qū)動。有大于16的用在往復(fù)運動過程中，誤差大到不能適應(yīng)加工領(lǐng)域?！?/span>

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)
 

       為適應(yīng)當(dāng)前運動控制領(lǐng)域的需求，提出了全閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。

       1.硬件連接；

       根據(jù)細(xì)分要求去采用不同等級硬件的解析度編碼器進(jìn)行實時反饋。

       2.原點控制；

       步進(jìn)馬達(dá)的精度可以根據(jù)編碼器的Z信號，識別、計算坐標(biāo)原點等同數(shù)控系統(tǒng)相同，從而達(dá)到2/編碼器解析度×4。

       3.失步控制；

       失步調(diào)整程度可以根據(jù)編碼器的反饋數(shù)據(jù)，實時調(diào)整輸出脈沖，采取相應(yīng)辦法。

       4.電路原理描述；

       電路采用超大規(guī)模電路FPGA,輸入、輸出可以達(dá)到兆級的相應(yīng)頻率，電源3.3V,利用2596開關(guān)電源，將24V轉(zhuǎn)為3.3V,方便實用。
       輸入脈沖與反饋脈沖進(jìn)行4倍頻正交解碼后計算，及時修正輸出脈沖量和頻率。

       5.應(yīng)用描述；

       電路有原點模式與運行模式這兩種模式。當(dāng)原點駛能開關(guān)置位時，進(jìn)入原點模式，反之進(jìn)入運行模式。
       原點模式中，以同步的輸入脈沖頻率輸出脈沖；當(dāng)碰到原點開關(guān)時，降低輸出脈沖頻率，根據(jù)編碼器的Z信號、識別、計算坐標(biāo)原點，返回原點后輸出此信號。此信號的數(shù)據(jù)與位置將在不斷電的情況下永遠(yuǎn)保持。
       在運行模式，以同步輸入脈沖頻率輸出脈沖，同時計算反饋數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)誤差，需要及時修正。另外在大慣量運行時，加減速設(shè)置不合理，可能會反向修正。

       6.技術(shù)指標(biāo)；

       (1)輸入輸出相應(yīng)頻率：≤1M;
       (2)脈沖同步時間誤差：≤10ms;(主要延誤在反向修正，不考慮反向修正，≤10us);
       (3)重定位電氣精度： ≥2/編碼器解析度×4/馬達(dá)解析度×細(xì)分);
       (4)重定位原點電氣精度≥2/編碼器解析度×4/馬達(dá)解析度×細(xì)分);
       (5)適應(yīng)PNP,NPN接口;
       (6)適應(yīng)伺服脈沖控制;
       (7)適應(yīng)各種編碼其接口;
       一旦解決步進(jìn)電機(jī)運動控制上述問題，在增加數(shù)百元成本的情況下能夠做到全閉環(huán)控制。由于其價格低廉、控制簡單、壽命長久等諸多優(yōu)良特點在某些場合，絲毫不比伺服系統(tǒng)遜色，甚至要比伺服系統(tǒng)更優(yōu)異。

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