步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制

步進(jìn)電機(jī)由于受到自身制造工藝的限制，如步距角的大小由轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)決定，但轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)是有限的，因此步進(jìn)電機(jī)的步距角一般較大并且是固定的,步進(jìn)的分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運(yùn)行時(shí)振動(dòng)，噪音比其他微電機(jī)都高,使物理裝置容易疲勞或損壞。這些缺點(diǎn)使步進(jìn)電機(jī)只能應(yīng)用在一些要求較低的場(chǎng)合，對(duì)要求較高的場(chǎng)合，只能采取閉環(huán)控制，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了步進(jìn)電機(jī)作為優(yōu)良的開(kāi)環(huán)控制組件的有效利用。細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)在一定程度上有效地克服了這些缺點(diǎn)。環(huán)形分配器：要是接收3種信號(hào)分別為：脈沖信號(hào)，方向信號(hào)，脫機(jī)信號(hào)。 

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是年代中期發(fā)展起來(lái)的一種可以顯著改善步進(jìn)電機(jī)綜合使用性能的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。年美國(guó)學(xué)者、頭次在美國(guó)增量運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及器件年會(huì)上提出步進(jìn)電機(jī)步距角細(xì)分的控制方法。在其后的二十多年里,步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)得到了很大的發(fā)展。逐步發(fā)展到上世紀(jì)九十年代完全成熟的。我國(guó)對(duì)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究,起步時(shí)間與國(guó)外相差無(wú)幾。在這種工作狀況下，強(qiáng)行使電機(jī)以要求的速度(大于極限起動(dòng)預(yù)率)直接起動(dòng)，則會(huì)發(fā)生“丟步”或無(wú)響應(yīng)。

當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性已經(jīng)被有效改善

步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候必須要經(jīng)過(guò)加速、勻速及減速這三個(gè)階段，這是客觀事實(shí)，也是無(wú)法徹底改變的事情，尤其是早期研發(fā)的電機(jī)，更是會(huì)在使用的時(shí)候明顯體現(xiàn)出三個(gè)運(yùn)行階段。不過(guò)隨著科技的進(jìn)步及行業(yè)的發(fā)展，的那個(gè)IQ按此種電機(jī)的運(yùn)行特性已經(jīng)被有效改善，三個(gè)不同的運(yùn)行階段已經(jīng)逐漸縮小變化。 在國(guó)內(nèi)技工作者的共同努力下，通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行大量的研究,建立除了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型,以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)除了多種控制電路。利用這些控制電路，能夠有效改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性，在使得這種電機(jī)有更加廣泛的應(yīng)用范圍的同時(shí)，也在電機(jī)的加減速方面做了有效的改善，使得現(xiàn)在的電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候雖然依然分三個(gè)階段，但是減速過(guò)程已經(jīng)縮得很短，勻速過(guò)程則被有效延長(zhǎng)。 正是因?yàn)楫?dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性已經(jīng)有上述這樣的有效改善，所以其以應(yīng)用范圍才越來(lái)越廣泛，應(yīng)用表現(xiàn)也越來(lái)越好。這種智能復(fù)合型控制具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織的能力,能夠自動(dòng)辨識(shí)被控過(guò)程參數(shù),自動(dòng)整定控制參數(shù),適應(yīng)被控過(guò)程參數(shù)的變化,同時(shí)又具有常規(guī)PID控制器的特點(diǎn)。

詳解導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)定位不準(zhǔn)的原因

強(qiáng)行使電機(jī)以要求的速度(大于極限起動(dòng)預(yù)率)直接起動(dòng)，可能會(huì)發(fā)生“丟步’或無(wú)響應(yīng)。而當(dāng)電機(jī)運(yùn)行至終點(diǎn)時(shí)，雖然已經(jīng)立即停止發(fā)脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會(huì)發(fā)生沖過(guò)終點(diǎn)的現(xiàn)象，即產(chǎn)生過(guò)沖。    

由于慣性作用產(chǎn)生過(guò)沖現(xiàn)象并出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)定位不準(zhǔn)確的主要原因有以下幾點(diǎn)：     

（1）要求步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)之初速度過(guò)高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)步進(jìn)電機(jī)的極限起動(dòng)頻率，或者說(shuō)是加速度太大，從而造成“丟布”情況；     

（2）步機(jī)電機(jī)馬達(dá)的功率達(dá)不到系統(tǒng)的要求；     

（3）步進(jìn)電機(jī)在工作過(guò)程中或許遭受到干擾導(dǎo)致電機(jī)定位不準(zhǔn)；     

（4）控制系統(tǒng)的控制器產(chǎn)生失誤動(dòng)作；     

（5）換向時(shí)丟脈沖，單向運(yùn)行定位準(zhǔn)確，換向后定位出現(xiàn)偏差，并隨著換向次數(shù)的增加導(dǎo)致其偏差值就越明顯；     

（6）軟件存在設(shè)計(jì)缺陷；     

由于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)具有操作方便，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，所以我國(guó)所采用基本是以開(kāi)環(huán)控制反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。雖然步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用廣泛，但其并不能如同普通的交(直)流電機(jī)在常規(guī)條件下使用，且從起點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)行速度在理論狀況下，在電機(jī)的極限起動(dòng)頻率大于運(yùn)行的速度時(shí)，電機(jī)可按要求運(yùn)行，并可達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行速度。運(yùn)行至行程結(jié)束時(shí)，也能立即發(fā)出可以實(shí)現(xiàn)停止功能的脈沖，并使電機(jī)停止運(yùn)行。但實(shí)際情況是，步進(jìn)電機(jī)能實(shí)現(xiàn)的極限起動(dòng)預(yù)率較低，遠(yuǎn)不能滿足較高的運(yùn)行速度的要求。在這種工作狀況下，強(qiáng)行使電機(jī)以要求的速度(大于極限起動(dòng)預(yù)率)直接起動(dòng)，則會(huì)發(fā)生“丟步”或無(wú)響應(yīng)。而當(dāng)電機(jī)運(yùn)行至終點(diǎn)時(shí)，雖然已經(jīng)立即停止發(fā)脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會(huì)發(fā)生沖過(guò)終點(diǎn)的現(xiàn)象，即產(chǎn)生過(guò)沖。m或更大的情況下，就要選擇86、110、130等規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)。      

需要我們特別注意的問(wèn)題是，為了要保證系統(tǒng)的定位精準(zhǔn)度并獲得較高的定位速度，主流系統(tǒng)都將定位過(guò)程劃分為兩種階段進(jìn)行。分別為：粗定位階段及精定位階段。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，“丟步”和“過(guò)沖”是步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行中很常出現(xiàn)的兩種嚴(yán)重影響步進(jìn)電機(jī)定位精度的“罪魁禍?zhǔn)住?。運(yùn)行至行程結(jié)束時(shí)，也能立即發(fā)出可以實(shí)現(xiàn)停止功能的脈沖，并使電機(jī)停止運(yùn)行。

步進(jìn)電機(jī)

如果是另外一項(xiàng)繞 組的電流發(fā)生了變向，則電機(jī)將順著與前者相反的方向旋轉(zhuǎn)一步（1.8度）。當(dāng)通過(guò)線圈繞組的電流按順序依次變向勵(lì)磁時(shí)，則電 機(jī)會(huì)順著既定的方向?qū)崿F(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)，運(yùn)行精度非常高。對(duì)于 1.8度兩相步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需200步。兩相步進(jìn)電機(jī)有兩種繞組形式：雙極性和單極性。雙極性電機(jī)每相上只有一個(gè)繞組線圈，電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)電流要在 同一個(gè)線圈內(nèi)依次變向勵(lì)磁，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)上需要八個(gè)電子開(kāi)關(guān)進(jìn) 行順序切換。步進(jìn)電機(jī)的主要分類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和分類方法較多，一般按勵(lì)磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種。

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