大部分基于步進(jìn)電機的運動(dòng)系統運行在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，因此能夠提供低成本的解決方案。實(shí)際上，步進(jìn)系統是唯一的一個(gè)不需反饋就具備位置控制能力的運動(dòng)技術(shù)。但是當步進(jìn)電機以開(kāi)環(huán)方式驅動(dòng)負載時(shí)，在指令步和實(shí)際步之間存在失去同步的潛在可能性。閉環(huán)控制作為傳統步進(jìn)運動(dòng)控制的補充，為有更高安全性、可靠性或產(chǎn)品質(zhì)量要求的應用提供了高性?xún)r(jià)比的選擇。反饋裝置或某種間接參數檢測方式在這類(lèi)步進(jìn)系統中“閉合了回路”，以校驗/控制失步、檢測電機堵轉，并保證了更大的有效力矩輸出。最近，步進(jìn)閉環(huán)控制（CLC）在實(shí)現智能分布式運動(dòng)體系結構方面也發(fā)揮了作用。本文稱(chēng)之帶編碼器步進(jìn)電機為步進(jìn)伺服電機。

 

我們知道伺服電機也是帶編碼器并依靠編碼器工作。但是增加編碼器的步進(jìn)伺服會(huì )兼有步進(jìn)電機和伺服電機兩者優(yōu)點(diǎn)。

 

相比伺服電機，閉環(huán)步進(jìn)電機有以下優(yōu)點(diǎn)

 

 

1 可頻繁的起動(dòng)/停止

 

步進(jìn)伺服最適用于需要頻繁起動(dòng)/停止的用途

 

 

2 免增益調整

 

即使是在皮帶機構、凸輪、鏈條驅動(dòng)等負載發(fā)生變動(dòng)的情況下，也可不用通過(guò)增益調節，便實(shí)現定位。而伺服電機中伺服系統的增益對電機性能有很大影響，而且調節伺服增益是很費時(shí)又費力的事情。

 

 

3 穩態(tài)靜止，無(wú)抖動(dòng)

 

伺服電機在停止時(shí)候由于依靠編碼器定位需要增益調節因此無(wú)法做到絕對靜止。而步進(jìn)伺服電機定位時(shí)無(wú)微小振動(dòng)而通過(guò)電機自身保持力停止因此最適合用于需無(wú)振動(dòng)停止的低剛性機構用途，典型應用如光學(xué)領(lǐng)域。

 

 

4 可實(shí)現大慣性負載的驅動(dòng)

 

比起同等安裝尺寸的伺服電機，步進(jìn)伺服可驅動(dòng)更大慣性的負載。

 

5 高速

 

得益于連續穩定可靠的電流控制技術(shù)，閉環(huán)步進(jìn)電機可運行到3000-4000RPM不丟步。

 

6 高響應

 

與開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機一樣，閉環(huán)步進(jìn)電機與控制指令同步運行，因此能夠在短行程、短時(shí)間完成精確定位。而通常伺服電機由于在停止時(shí)有位置整定時(shí)間不適應短行程定位場(chǎng)合。

 

 

7 大力矩

 

與傳統的步進(jìn)電機相比，閉環(huán)步進(jìn)電機可以在非常寬的速度范圍內輸出很大的力矩，驅動(dòng)可以做到100%的負載連續運行。無(wú)需擔心電機驅動(dòng)負載的能力，這與傳統的微步（細分）驅動(dòng)完全不同。步進(jìn)伺服可以根據電機的轉速采用獨特電流控制技術(shù)做到高速范圍內依舊可以輸出大力矩。配合Trinamic的CoolStep和Dcstep驅動(dòng)器的輸出電流會(huì )隨著(zhù)外部負載閉環(huán)動(dòng)態(tài)增加或減少。

 

 

8 低速無(wú)振動(dòng)，靜音

 

由于驅動(dòng)器采用了矢量控制技術(shù)，加之Trinamic特有的StealthChop和SpreadCycle專(zhuān)利技術(shù)可以保證電機低速時(shí)候無(wú)振動(dòng)，靜音效果。

 

 

9 減少電機發(fā)熱，實(shí)現高效率

 

閉環(huán)步進(jìn)加之Trinamic特有的CoolStep技術(shù)（電流隨負載動(dòng)態(tài)調節），因此能減少電機發(fā)熱，降低電機運行溫度，提高效率、節能。

 

傳統閉環(huán)步進(jìn)解決方法如下

 

 

傳統的閉環(huán)方式是控制器、驅動(dòng)器、電機分體式，控制器發(fā)出脈沖/方向控制驅動(dòng)器，步進(jìn)電機將編碼器信號反饋到驅動(dòng)器。缺點(diǎn)是：接線(xiàn)繁瑣、售后服務(wù)不便、脈沖/方向控制信號容易受到強磁場(chǎng)干擾導致定位不準、編碼器信號只反饋到驅動(dòng)器屬于半閉環(huán)，無(wú)法檢測控制部分的脈沖丟失。

 

 

Trinamic采用的是全位置閉環(huán)控制模式，模塊集成了總線(xiàn)接口、運動(dòng)控制功能、輸入輸出、電機驅動(dòng)和程序存儲。編碼器的信號反饋到模塊里面模塊內部完成閉環(huán)控制。

 

優(yōu)勢

 

布線(xiàn)簡(jiǎn)單、全位置閉環(huán)控制精確、售后維護方便。

 

單軸閉環(huán)驅控模塊

 

 

3軸閉環(huán)驅控模塊

 

 

 

推薦閱讀：