关于步进电机问题( 刘岩利及了解步进电机的老师请进) 点击：9282 | 回复：124
发表于：2005-07-04 18:30:00
8楼
个人认为意义不大。
您加编码器，应该是用于检测偏差，通过控制器进行补偿。那么，检讨一下偏差可能是如何产生的。
1、电气原因
因为电磁糟声，驱动器收到的信号有误，多收或者少收了脉冲。对于这种情况，如果控制器发送的脉冲不可靠，编码器反馈的脉冲理论上更可靠吗？
2、机械原因
由于传动部件的制造、安装误差，导致运动偏差。对这种情况，加闭环反馈修正确实是有意义的，不过，那也应该是用光栅尺来直接测量反馈最终负载的位置才有意义，如果是在传动轴上装旋转编码器，就意义不大了。
3、电机丢步
电机丢步可能是负载太大了，加速太快了，速度太高了。不论因为什么，都是电机动态扭矩不足，这种情况下，控制器多发几个脉冲，扭矩就能提升吗？比如，20K的脉冲，电机丢步了，控制器把前面丢的脉冲补上，频率变成21K，电机就修正过来了？如果说，在运动结束以后，再低速补脉冲，从整体效率来看，不如直接降低运动速度，让电机不丢步比较好。
发表于：2005-07-06 10:48:00
13楼
我个人觉得如果仍采用传统步进驱动器的细分控制方式加编码器意义不大，理由如下：
1、检测环节：2相步进基本步矩200步，细分16就3200步，那么您选用的编码器该多少？800分辨率4倍频使用？这样您是提高不了细分精度的，因为细分的精度误差主要体现在细分高了以后出现大小步现象（也就是每相电流细分的阶梯斩波误差和电路影响造成的），那么大小步的误差多少呢？至少不会是一步，16细分时应该很准，最大误差估计不会超过5~10%的误差，那么就是说在16细分时您的检测元件的最少分辨率要200*16*20=64000才能够对细分误差有感应，即使采用4倍频您也要用16000的编码器，请问如此高的分辨率的编码器的价格？这只是16细分，那么高细分128、256呢？
2、控制环节：检测到了出现大小步现象了然后呢？进行补偿？步大了将细分电流调小？步小了将细分电流调大？调多少合适呢？调的时候电机就不动了？等待这一步调节合适了再动作下一步？就这样一步步调节？呵呵，如果在中间的转动过程我们不进行调节，只是最后到达位置后对停止点进行这样的调节倒是可以考虑的。就是说转动过程中我们还采用传统的步近开环驱动方式，在最后定位时做个闭环反馈的微调，但调节的大小和方式呢？如我在1中所言，受编码器的检测精度的限制，您的调节大小和方式呢很关键，如果采用闭环负反馈PID调节，那么您的检测元件的精度一定要很高至少要是大小步误差范围的1/3~1/5否则PID没意义，采用高分辨率编码器以PID实现调节后，和伺服电机一样这样的平衡又是动态的平衡，保持时电机会在编码器的最小分辨率的范围内做微动，这样又失去了原来步进的保持特性好的优点。
3、如果不是为了提高细分的精度，消除高细分时大小步的误差，而是为了补偿电机丢步的话，意义更不大，原因一如刘岩利兄所言“如果说，在运动结束以后，再低速补脉冲，从整体效率来看，不如直接降低运动速度，让电机不丢步比较好。”原因二细分数高了以后您的编码器的分辨率也要高才能检测到丢步，256细分，200*256=51200。
所以说您采用传统的步进细分控制方式加编码器意义不大，编码器的分辨率太高造成系统价格高，如果只是课题研究可以一试。
发表于：2005-07-06 11:35:00
14楼
不采用传统步进细分方式的驱动模式可以加编码器增加定位精度：
1、混合3相步进系统：我们大家都知道，混合3相的步进系统的驱动方式完全和混合2相的相电流细分模式不同，它是采用了类似于3相交流伺服的PWM控制方式，只是开环控制罢了。原理是：将输入的220VAC整流后变为325VDC，再经过脉宽调制PWM变为3路325V的阶梯式正弦波电流，它们按固定时序分别流过三路绕组，其每个阶梯对应电机转动一步。通过改变驱动器输出正弦波电流的频率来改变电机转速，而输出的阶梯数确定了转过的角度，也就是细分，将正弦波的阶梯数增加就可以得到高的细分，但经过理论分析和大量实验证明细分数超过10电机带载后，就会产生跳步和丢步现象，这就是为什么3相混合步进的细分没有混合2相高的原因。我们可以在3相混合步进系统的外面增加编码器反馈给驱动，这样就完全类似交流伺服电机的控制方式了，可以配合高细分增加3相混合步进电机的控制精度和防止跳步和丢步。
2、由2相混合步进电机加编码器采用直流伺服的驱动控制方式组成的伺服系统，现在这样的产品已经有了是德国的技术，带通讯和总线控制模式，内部集成简易控制器、动作编程器和I/O点，可独立运行简单动作无须控制器，外部可以通过I/O点或通讯来控制伺服而无须发送脉冲。大家知道直流无刷伺服，其实步进电机就可以当作极对数是50对极的直流无刷电机来进行控制，这种产品就是将步进电机当作多极的直流无刷电机来进行伺服控制的，由于步进电机结构紧密极数多，这种伺服的低速平稳性很好，同时也有极对数为3的高速伺服电机。这样的步进加编码器的驱动控制模式已经是完全伺服的驱动控制模式了，步进驱动的那种AB相环型分配和电流细分阶梯斩波已经被全伺服的驱动控制模式取代，电流环、速度环、位置环PID调节以及内部的算法等等完全伺服化，客观的说这就是伺服系统而不是步进系统了，感兴趣的朋友请留下通信方式，我给您邮寄资料。
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