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步進電機全閉環控制技巧
步進電機由于體積精巧、價格低廉、運行穩定，在低端行業應用廣泛，步進電機運動控制實現全閉環，是工控行業的一大難題。 主要問題有兩個，原點的不確定性和失步，目前，采用高速光電開關作為步進電機控制系統的原點，這個誤差在毫米級，所以在精確控制領域，是不能接受的。另外，為了提高運行精度，步進電機系統的驅動采用多細分，有的大于16，假如用在往復運動過程中，誤差大的驚人。已經不能適應加工領域。 為此，提出步進電機全閉環控制系統，以適應目前運動控制領域的需求。 1、 步進電機硬件連接 硬件連接加裝編碼器，根據細分要求，采用不同等級的解析度編碼器進行實時反饋。 2、 步進電機原點控制 根據編碼器的Z信號，識別、計算坐標原點，同數控系統相同，精度可以達到2/編碼器解析度×4。 3、 步進電機失步控制 根據編碼器的反饋數據，實時調整輸出脈沖，根據失步調整程度，采取相應辦法。 下圖是電路原理
電路采用超大規模電路FPGA,輸入、輸出可以達到兆級的相應頻率，電源3.3V,利用2596開關電源，將24V轉為3.3V,方便實用。 輸入脈沖與反饋脈沖進行4倍頻正交解碼后計算，及時修正輸出脈沖量和頻率。 5、 步進電機應用描述 本電路有兩種模式，返回原點模式和運行模式。當原點使能開關置位時，進入原點模式，反之，進入運行模式。 在原點模式，以同步于輸入脈沖的頻率輸出脈沖，當碰到原點開關后，降低輸出脈沖頻率，根據編碼器的Z信號，識別、計算坐標原點。返回原點完成后，輸出信號。此信號及其數據在不斷電的情況下，永遠保持。 在運行模式，以同步于輸入脈沖的頻率輸出脈沖，同時計算反饋數據，假如出現誤差，及時修正。另外，大慣量運行時，加減速設置不合理的情況下，可能會及時反向修正。 6、 步進電機技術指標 (1)輸入輸出相應頻率：≤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/馬達解析度×細分） (4)重定位原點電氣精度≥2/編碼器解析度×4/馬達解析度×細分） (5)適應PNP,NPN接口 (6)適應伺服脈沖控制 (7)適應各種編碼其接口 步進電機運動控制一旦解決上述問題，增加數百元成本的情況下可以實現全閉環控制，毫不遜色于伺服系統。特別是其價格低廉、控制簡單、壽命長久的特點在某些場合，可能優于伺服系統。 杭州浙機科技有限公司已經成功研發了數控機床控制系統、分度機控制器、角度儀控制器、印刷機控制系統、轉動儀控制系統等產品，將步進電機及這些控制產品廣泛應用于各個不同行業，普遍獲得用戶的好評。 杭州浙機科技有限公司 http://www.designdmu.com.cn |
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