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步進(jìn)電機閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的控制性能比較(LP)
2016年12月7日

步進(jìn)電機的主要優(yōu)點之一是適于開環(huán)控制。在開環(huán)控制下,步進(jìn)電機受具有予定時間間隔的脈沖序列所控制,控制系統(tǒng)中無需反饋傳感器和相應(yīng)的電子線路。這種線路具有簡單、費用低的特點,使步進(jìn)電機的開環(huán)控制系統(tǒng)得以廣泛的應(yīng)用。

但是,步進(jìn)電機的開環(huán)控制無法避免步進(jìn)電機本身所固有的缺點,即共振、振蕩、失步和難以實現(xiàn)高速。另一方面,開環(huán)控制的步進(jìn)電機系統(tǒng)的精度要高于分級是很困難的,其定位精度比較低。因此,在精度和穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)要求比較高的系統(tǒng)中,就必須果用閉環(huán)控制系統(tǒng)。

步進(jìn)電機的閉環(huán)控制是采用位置反饋和(或)速度反饋來確定與轉(zhuǎn)子位置相適應(yīng)的相位轉(zhuǎn)換,可大大改進(jìn)步進(jìn)電機的性能。

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在閉環(huán)控制的步進(jìn)電機系統(tǒng)中,或可在具有給定精確度下跟蹤和反饋時,擴大工作速度范圍,或可在給定速度下提高跟蹤和定位精度,或可得到極限速度指標(biāo)和極限精度指標(biāo)。步進(jìn)電機的閉環(huán)控制性能與開環(huán)控制性能相比,具有如下優(yōu)點:

a.隨著輸出轉(zhuǎn)矩的增加,二者的速度均以非線性形式下降,但是,閉環(huán)控制提高了矩頻特性。

b.閉環(huán)控制下,輸出功率/轉(zhuǎn)矩曲線得以提高,原因是,閉環(huán)下,電機勵磁轉(zhuǎn)換是以轉(zhuǎn)子位置信息為基礎(chǔ)的,電流值決定于電機負(fù)載,因此,即使在低速度范圍內(nèi),電流也能夠充分轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩。

c.閉環(huán)控制下,效率一轉(zhuǎn)矩曲線提高。

d.采用閉環(huán)控制,可得到比開環(huán)控制更高的運行速度,更穩(wěn)定、更光滑的轉(zhuǎn)速。

e.利用閉環(huán)控制,步進(jìn)電機可自動地、有效地被加速和減速。

f.閉環(huán)控制相對開環(huán)控制在快速性方面提高的定量評價,可借助比較Ⅳ步內(nèi)通過某個路徑間隔的時間得出:n-步進(jìn)電機轉(zhuǎn)換拍數(shù)(N>n)。

g.應(yīng)用閉環(huán)驅(qū)動,效率可增到7.8倍,輸出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。

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閉環(huán)驅(qū)動的步進(jìn)電機的性能在所有方面均優(yōu)于開環(huán)驅(qū)動的步進(jìn)電機。步進(jìn)電機閉環(huán)驅(qū)動具有步進(jìn)電機開環(huán)驅(qū)動和直流無刷伺服電機的優(yōu)點。因此,在可靠性要求很高的位置控制系統(tǒng)中,閉環(huán)控制的步進(jìn)電機將獲得廣泛應(yīng)用。

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