步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)介紹

作為一種控制用的特種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用的驅(qū)動電源（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器）。在微電子技術(shù)，特別計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以前，控制器（脈沖信號發(fā)生器）完全由硬件實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)采用單獨(dú)的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動特性已經(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)過加速、勻速及減速這三個階段，這是客觀事實(shí)，也是無法徹底改變的事情，尤其是早期研發(fā)的電機(jī)，更是會在使用的時(shí)候明顯體現(xiàn)出三個運(yùn)行階段。這就使得需要針對不同的電機(jī)開發(fā)不同的驅(qū)動器，開發(fā)難度和開發(fā)成本都很高，控制難度較大，限制了步進(jìn)電機(jī)的推廣。

步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動控制

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，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合，對要求較高的場合，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)良的開環(huán)控制組件的有效利用。采用PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),但是它無法有效應(yīng)對系統(tǒng)中的不確定信息。細(xì)分驅(qū)動技術(shù)在一定程度上有效地克服了這些缺點(diǎn)。 

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動技術(shù)是年代中期發(fā)展起來的一種可以顯著改善步進(jìn)電機(jī)綜合使用性能的驅(qū)動技術(shù)。年美國學(xué)者、頭次在美國增量運(yùn)動控制系統(tǒng)及器件年會上提出步進(jìn)電機(jī)步距角細(xì)分的控制方法。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器是驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的功率放大器，它能接收控制器(PLC/單片機(jī)等)發(fā)送來的控制信號并控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度/步數(shù)。在其后的二十多年里,步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動得到了很大的發(fā)展。逐步發(fā)展到上世紀(jì)九十年代完全成熟的。我國對細(xì)分驅(qū)動技術(shù)的研究,起步時(shí)間與國外相差無幾。

步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)驅(qū)動器和PLC之間的連接  

步進(jìn)驅(qū)動器首先要外接直流電源24~72V，一端要連步進(jìn)電機(jī)，另一端作輸入信號也就是控制信號，步進(jìn)電機(jī)接受外部信號的結(jié)構(gòu)是采用光電隔離的，比如：PLC的脈沖信號送到驅(qū)動器內(nèi)部，我們要使PLC產(chǎn)生脈沖只需要讓Y0不斷的接通與截止就可以產(chǎn)生。它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差e(t),將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量,對被控對象進(jìn)行控制。      PLC發(fā)送信號給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，就組成了設(shè)備的傳動結(jié)構(gòu)，有些高精的設(shè)備，需要電機(jī)完成更復(fù)雜的傳動動作，會采購具有總線總線功能比如ethercat等的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。