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闭环步进电机控制技巧

发布时间:2018-12-06  浏览次数:

       由于步进电机具有体积精巧、价格低廉、运行稳定等众多优良特点,让其在低端行业市场的应用范围没有对手。但是在工控行业,存在如何实现全闭环步进电机运动控制这一大难题。

       主要有两个问题:不确定的原点与失步。目前的步进系统原点采用的是高速光电开关,误差在精确控制领域即使是毫米级也不能接受。为了提高步进电机系统运行精度,多数会采用细分驱动。有大于16的用在往复运动过程中,误差大到不能适应加工领域。

闭环步进电机控制技巧

      为适应当前运动控制领域的需求,提出了全闭环步进电机控制系统。

       1。硬件连接;
       根据细分要求去采用不同等级硬件的解析度编码器进行实时反馈。

       2.原点控制;
       步进马达的精度可以根据编码器的Z信号,识别、计算坐标原点等同数控系统相同,从而达到2/编码器解析度×4。

       3。失步控制;
       失步调整程度可以根据编码器的反馈数据,实时调整输出脉冲,采取相应办法。

       4.电路原理描述;
       电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率,电源3.3V,利用2596开关电源,将24V转为3.3V,方便实用。
       输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算,及时修正输出脉冲量和频率。

       5.应用描述;
       电路有原点模式与运行模式这两种模式。当原点驶能开关置位时,进入原点模式,反之进入运行模式。
       原点模式中,以同步的输入脉冲频率输出脉冲;当碰到原点开关时,降低输出脉冲频率,根据编码器的Z信号、识别、计算坐标原点,返回原点后输出此信号。此信号的数据与位置将在不断电的情况下永远保持。
       在运行模式,以同步输入脉冲频率输出脉冲,同时计算反馈数据,如果出现误差,需要及时修正。另外在大惯量运行时,加减速设置不合理,可能会反向修正。

       6.技术指标;
       (1)输入输出相应频率:≤1M;
       (2)脉冲同步时间误差:≤10ms;(主要延误在反向修正,不考虑反向修正,≤10us);
       (3)重定位电气精度: ≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分);
       (4)重定位原点电气精度≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分);
       (5)适应PNP,NPN接口;
       (6)适应伺服脉冲控制;
       (7)适应各种编码其接口;

       一旦解决步进电机运动控制上述问题,在增加数百元成本的情况下能够做到全闭环控制。由于其价格低廉、控制简单、寿命长久等诸多优良特点在某些场合,丝毫不比伺服系统逊色,甚至要比伺服系统更优异。

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