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步進電機全閉環(huán)控制技巧

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關(guān)鍵詞:步進電機,控制,全閉環(huán)

      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(guān)作為步進系統(tǒng)的原點,這個誤差在毫米級,所以在精確控制領(lǐng)域,是不能接受的。另外,為了提高運行精度,步進電機系統(tǒng)的驅(qū)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(jīng)不能適應(yīng)加工領(lǐng)域。

      為此,提出步進電機全閉環(huán)控制系統(tǒng),以適應(yīng)目前運動控制領(lǐng)域的需求。

      1、 硬件連接

      硬件連接加裝編碼器,根據(jù)細分要求,采用不同等級的解析度編碼器進行實時反饋。

      2、 原點控制

      根據(jù)編碼器的Z信號,識別、計算坐標原點,同數(shù)控系統(tǒng)相同,精度可以達到2/編碼器解析度×4。

      3、 失步控制

      根據(jù)編碼器的反饋數(shù)據(jù),實時調(diào)整輸出脈沖,根據(jù)失步調(diào)整程度,采取相應(yīng)辦法。

      下圖是電路原理

          

      4、 電路原理描述

      電路采用超大規(guī)模電路FPGA,輸入、輸出可以達到兆級的相應(yīng)頻率,電源3.3V,利用2596開關(guān)電源,將24V轉(zhuǎn)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、 應(yīng)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(guān)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(guān)后,降低輸出脈沖頻率,根據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù),假如出現(xiàn)誤差,及時修正。另外,大慣量運行時,加減速設(shè)置不合理的情況下,可能會及時反向修正。

      6、 技術(shù)指標

      (1)輸入輸出相應(yīng)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(yīng)PNP,NPN接口

      (6)適應(yīng)伺服脈沖控制

      (7)適應(yīng)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(shù)百元成本的情況下可以實現(xiàn)全閉環(huán)控制,毫不遜色于伺服系統(tǒng)。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(yōu)于伺服系統(tǒng)。

    (審核編輯: 智匯胡妮)

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