步進(jìn)電機(jī)的控制原理
步進(jìn)電機(jī)是一種機(jī)電- -體化產(chǎn) 品，步進(jìn)電機(jī)本體與其驅(qū)動(dòng)控制器構(gòu)成一- 個(gè)不可分割的有機(jī)整體，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能很大程度上取決于所使用的驅(qū)動(dòng)控制器的類型和參數(shù)。
由于步進(jìn)電機(jī)能直接接收數(shù)字量信號(hào)，所以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)單的控制電路可以通過(guò)各種邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如由門(mén)電路和觸發(fā)器等組成脈沖分配器，這種控制方法采用硬件的方式。而且-一旦確定，很難改變控制方案。要改變系統(tǒng)的控制功能一般都要重新設(shè)計(jì)硬件電路，靈活性較差。以微型計(jì)算機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為步進(jìn)電機(jī)的控制開(kāi)辟了新的途徑，利用計(jì)算機(jī)的軟件或軟、硬件相結(jié)合的方法，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。
以步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件的數(shù)字控制系統(tǒng)，有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種形式。
步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)精確位移、精確定位，且無(wú)積累誤差。這是因?yàn)椴剿碗姍C(jī)的運(yùn)動(dòng)受輸人脈沖控制，其位移量是斷續(xù)的，總的位移量嚴(yán)格等于輸人的指令脈沖數(shù)馬其平均轉(zhuǎn)速嚴(yán)格正比于輸人指令脈沖的頻率;若能準(zhǔn)確控制輸人指令脈沖的數(shù)量或頻率，能夠完成精確的位置或速度控制，不需系統(tǒng)的反饋，形成開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，由控制器(包括變頻信號(hào)源)、脈沖分配器(環(huán)形分配器驅(qū)動(dòng)電路(功率放大器)及步進(jìn)電機(jī)等部分組成。
脈沖發(fā)生器產(chǎn)生頻率從幾赫茲到幾十千赫茲連續(xù)變化的脈沖信號(hào)，脈沖分配器根據(jù)指把脈沖按一定的邏輯關(guān)系加到各相繞組的功率放大器上，使步進(jìn)電機(jī)按一定的方式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制和定位。由于脈沖分配器輸出的電流只有幾毫安，所以必須進(jìn)行功率放大，由功率放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。
開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的精度，主要取決于步距角的精度和負(fù)載狀況。由于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)不需要反饋元件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低，因而在數(shù)字控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
(2)閉環(huán)控制系統(tǒng)
在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，電機(jī)響應(yīng)控制指令后的實(shí)際運(yùn)行情況，控制系統(tǒng)是無(wú)法預(yù)測(cè)和監(jiān)視的。在某些運(yùn)行速度范圍寬、負(fù)載大小變化頻繁的場(chǎng)合，步進(jìn)電機(jī)很容易失步，使整個(gè)系統(tǒng)趨于失控。另外，對(duì)于高精度的控制系統(tǒng)，采用開(kāi)環(huán)控制往往滿足不了精度的要求。因此，必須在控制回路中增加反饋環(huán)節(jié)，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)相比多了一個(gè)由位置傳感器組成的反饋環(huán)節(jié)。將位置傳感器測(cè)出的負(fù)載實(shí)際位置與位置指令值相比較，用比較誤差信號(hào)進(jìn)行控制，不僅可防止失步，還能夠消除位置誤差，提高系統(tǒng)的精度。
理論上說(shuō)，閉環(huán)控制比開(kāi)環(huán)控制可靠，但是，步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)價(jià)格較高，還容易引起持續(xù)的機(jī)械振蕩。如果要獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，可以選用其他直流或交流伺服系統(tǒng)。圖1-37所示為步進(jìn)電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)。在基于微型計(jì)算機(jī)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，脈沖發(fā)生和脈沖分配功能可由微型計(jì)算機(jī)配合相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速也都通過(guò)微型計(jì)算機(jī)控制。采用計(jì)算機(jī)控制不僅可以用很低的成本實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制過(guò)程，而且計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有很高的靈活性，便于控制功能的升級(jí)和擴(kuò)充。（文章來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，侵權(quán)即刪）
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