閉環(huán)步進伺服系統(tǒng)

大部分基于步進電機的運動控制系統(tǒng)運行在開環(huán)狀態(tài)下，因此能夠提供低成本的解決方案。但是當步進電機以開環(huán)方式驅(qū)動負載時，在指令步與實際步之間存在丟步的可能性。為了避免這種可能的發(fā)生，閉環(huán)步進伺服系統(tǒng)應(yīng)用而生。

簡介：

閉環(huán)步進伺服系統(tǒng)作為傳統(tǒng)開環(huán)步進系統(tǒng)的創(chuàng)新，為有更高安全性、可靠性或產(chǎn)品質(zhì)量要求的應(yīng)用提供了高性價比的選擇。在步進電機后面安裝一個位置反饋裝置或以某種間接參數(shù)檢測位置的方式形成象伺服系統(tǒng)一樣的閉環(huán)，以較驗或控制失步，檢測電機堵轉(zhuǎn)，并保證了電機以更高的速度、精度與更大的有效力矩輸出。閉環(huán)步進伺服系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點：

1.大大提升步進電機的有效轉(zhuǎn)矩與速度，進一步拓寬步進電機的應(yīng)用范圍

在相同的電壓與電流控制條件下，相對于傳統(tǒng)的開環(huán)步進系統(tǒng)，閉環(huán)步進伺服系統(tǒng)的速度范圍可在0.1-3000RPM平滑運行，有效轉(zhuǎn)矩提升到保持轉(zhuǎn)矩的60%以上，溫度與噪音同時降低.

2.實現(xiàn)設(shè)備的高速化與小型化：

a. 高加減速響應(yīng)、高速精密定位

在步進電機90度短行程正反轉(zhuǎn)的情況下，T型加減速度可達1000rad/s/s,速度可達800rpm,定位時間<80ms,1分鐘往返頻率可達700次以上，仍可保證目標位置精確定位< p="">

b. 系統(tǒng)小型化

由于步進電機在低速的時候有較大的轉(zhuǎn)矩，與常規(guī)的伺服電機相比，在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)可使用較大的連續(xù)轉(zhuǎn)矩，因此可實現(xiàn)系統(tǒng)尺寸的小型化。

3. 零速完全停止運轉(zhuǎn)

由于步進電機停止時具有保持轉(zhuǎn)矩特性，不像伺服系統(tǒng)停止時還有微振動，因此可實現(xiàn)電機完全停止運轉(zhuǎn)，以提高運動系統(tǒng)的重復(fù)定位精度.

4. 高分辨率

500，1000，2000，4000，5000，20000P/R編碼器分辨率可選，可達80000個脈沖每轉(zhuǎn)的位置指令分辨率

5. 減少電機發(fā)熱、實現(xiàn)高效率

由于采用閉環(huán)正弦波矢量控制，與伺服一樣，電機電流根據(jù)負載的大小來控制，因此能減少電機發(fā)熱、降低電機運行溫度，實現(xiàn)高效率.

增加成本是否物有所值？

閉環(huán)步進系統(tǒng)雖然獲得了很多好處，但帶來了一點額外的成本。但是與其他閉環(huán)運動控制技術(shù)相比，即使增加了一點反饋裝置的成本，閉環(huán)步進伺服系統(tǒng)仍然是低成本的解決方案。為保證結(jié)果的精確性，付出這點額外的成本是值得的。在重要的應(yīng)用場合一個錯誤所帶來的成本損失將遠遠高于反饋元件的成本。編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器的作用類似一種提前保險，能使我們確信步進電機工作在正確的位置。

零件的精確度與質(zhì)量的提高源于閉環(huán)控制，其方法是在機器或運動系統(tǒng)中進行實際測量位置與理想位置的比較。如果兩者存在不一致，電機就會運動以補償任何失步。反饋裝置與閉環(huán)方法的成本與收益是否合理將取決于具體應(yīng)用。要付出多少額外的成本取決于所要求的機器性能、生產(chǎn)效率、位置精度和所期望的零件質(zhì)量。

被控過程中材料的價值也會影響成本的平衡。步進電機常被用于處理非常昂貴的材料，從電子元件到DNA樣本，為防止失效發(fā)生而增加一點額外的電機反饋成本也是值得的.

市場動態(tài)：

普遍認為，步進伺服系統(tǒng)在成本、性能方面介于傳統(tǒng)開環(huán)步進與交流伺服兩者之間，無多大的市場價值可言。但是，我們認為，步進伺服系統(tǒng)的高性價比、小體積、高動態(tài)響應(yīng)性的特點在短行程、高速正反轉(zhuǎn)的應(yīng)用場合中具有無可替代的優(yōu)越性，既可以滿足開環(huán)步進無法達到的性能要求，相比交流伺服系統(tǒng)具有小型化、低成本的優(yōu)勢，尤其適合應(yīng)用在半導(dǎo)體、紡織、醫(yī)療、數(shù)控行業(yè)中某些特殊要求的自動化設(shè)備中，因此具有廣闊的市場應(yīng)用前景市場觀點。

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