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(jià)格低廉、運(yùn)行穩(wěn)定等眾多優(yōu)良特點(diǎn)，讓其在低端行業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用范圍沒有對(duì)手。但是在工控行業(yè)，存在如何實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制這一大難題。
       主要有兩個(gè)問題：不確定的原點(diǎn)與失步。目前的步進(jìn)系統(tǒng)原點(diǎn)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(jí)也不能接受。為了提高步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行精度，多數(shù)會(huì)采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)。有大于16的用在往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jí)硬件的解析度編碼器進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。

       2.原點(diǎn)控制；

       步進(jìn)馬達(dá)的精度可以根據(jù)編碼器的Z信號(hào)，識(shí)別、計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)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(shí)時(shí)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(jí)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(shí)用。
       輸入脈沖與反饋脈沖進(jìn)行4倍頻正交解碼后計(jì)算，及時(shí)修正輸出脈沖量和頻率。

       5.應(yīng)用描述；

       電路有原點(diǎn)模式與運(yùn)行模式這兩種模式。當(dāng)原點(diǎn)駛能開關(guān)置位時(shí)，進(jìn)入原點(diǎn)模式，反之進(jìn)入運(yùn)行模式。
       原點(diǎn)模式中，以同步的輸入脈沖頻率輸出脈沖；當(dāng)碰到原點(diǎn)開關(guān)時(shí)，降低輸出脈沖頻率，根據(jù)編碼器的Z信號(hào)、識(shí)別、計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)，返回原點(diǎn)后輸出此信號(hào)。此信號(hào)的數(shù)據(jù)與位置將在不斷電的情況下永遠(yuǎn)保持。
       在運(yùn)行模式，以同步輸入脈沖頻率輸出脈沖，同時(shí)計(jì)算反饋數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)誤差，需要及時(shí)修正。另外在大慣量運(yùn)行時(shí)，加減速設(shè)置不合理，可能會(huì)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(shí)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(jià)格低廉、控制簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)久等諸多優(yōu)良特點(diǎn)在某些場(chǎng)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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