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请教:用编码器能否真的提高步进电机的运动精度? 点击：7649 | 回复：70



奔三十的男孩

    
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发表于：2007-03-08 18:49:00
楼主
打个比方,确良步进电机步进角1.8度, 30细分后0.06度. 编码器分辨率达0.01度. 那么,这么步进电机+编码器的闭环系统, 精度到底是0.06度,还是0.01度??????
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奔三十的男孩

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发表于：2007-03-10 17:37:00
21楼
对波恩上一段的说法, 觉得学了些新的东西.
但是, 步进电机正常使用时都有考虑2-3倍的扭矩裕量,这个是所有电机教材是都这么说的. 另外,你说的增多电流,对电机推力没帮助, 这一点我也是无法认同, 可能你说得也有道理, 但我现在天天都在做电机的扭矩试验, 增大电流扭矩是绝对增大的啊, 如果我额定电流0.5A, 额定输出是0.4牛米的电机,我增大电流可以输出到0.6牛米.
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波恩

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发表于：2007-03-10 18:16:00
22楼
“步进电机正常使用时都有考虑2-3倍的扭矩裕量,这个是所有电机教材是都这么说的”
是吗？！如果真有这样的书，可真就是误人子弟了！

“增大电流扭矩是绝对增大的啊, 如果我额定电流0.5A, 额定输出是0.4牛米的电机,我增大电流可以输出到0.6牛米”
请正确理解我所说的“增多电流，几乎对提高步进电机的推力没有什么帮助”，对于典型的步进电机而言，增大电流确实可以起到部分增加输出力矩的效果，不过你可以按照增多2～3倍电流，试试看能否使转矩增大2～3倍！其结果必将出现严重的饱和趋势。
试试吧！别忘了把结果告诉我。也许那时你就能理解我所说的“典型的步进电机几乎没有设计过载能力”的观点了！
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奔三十的男孩

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发表于：2007-03-10 18:19:00
23楼
这里可能有个误会. 我说的裕量是指: 你的负载如果是0.5牛米,一般要选用额定输出为1.0-1.5牛米的步进电机来带动(书上都这么说, 具体是不是这么做就不得而知了), 估计也是考虑到步进电机的过载能力矩差, 丢步以后不会自己跑回来的特点. 但无论怎么样, 事实就是事实, 一定的过流范围内, 步进电机的输出扭矩还是比额定值明显增大的.
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波恩

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发表于：2007-03-10 18:27:00
24楼
“负载如果是0.5牛米,一般要选用额定输出为1.0-1.5牛米的步进电机来带动”
看来是我理解有误，书上这么说当然是没错的！这是一个与负载有关的选型原则，而非电机设计本身。

“ 一定的过流范围内, 步进电机的输出扭矩还是比额定值明显增大的”这是显然的，不过这与伺服电机的过载能力不可相提并论，所谓过载能力，应该是可线性（或准线性）增加的能力。步进电机的典型设计属于高饱和设计，材料裕量很小。
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奔三十的男孩

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发表于：2007-03-10 18:33:00
25楼
十分同意你的看法.

日本那个什么东方马达出的那个步进电机+编码器的产品, 也是在发现丢步后, 尽可能的把电流增大, 在大电流下把丢步给弄回来的.

所以,对上面周公说的" 编码器发现电机丢步以后,不是增大电机工作电流，而是添加脉冲‘把丢的步补回来’", 不是很赞同
 
 
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波恩

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发表于：2007-03-10 18:41:00
26楼
No！周公所言是正确的！步进一旦已经丢步，再怎么加电流也是无济于事的，除非你是在发现丢步的趋势而未真的丢步时。
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奔三十的男孩

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发表于：2007-03-10 18:47:00
27楼
为什么啊, 我晕了? 
丢步后, 增大电流加正转或反转脉冲,把丢的或过冲的步补偿了就是完事了吗???
怎么能说是无济于事呢???????我倒
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ShowFine

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发表于：2007-03-10 19:43:00
28楼
意思是：既然已经发现丢步了，那么就必须给出相对应的丢掉了的脉冲个数来补偿，这一点是必须的！到于是否需要加大电流，并不是必要的。当然，加大一点电流并无不妥，或许对步进电机输出力矩有增大的作用。   其实是很简单的道理啊，步进电机要运行，那么上位机肯定得给驱动器脉冲。比如你想让电机走1000个脉冲，而编码器实际检测电机只走了990个，那么就是丢了10个脉冲，这时你可以以一个较低的速度给出10个脉冲进行丢步的补偿啊！
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刘岩利

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发表于：2007-03-10 20:30:00
29楼
丢步以后要怎么办，这里好象还说得挺热闹的。

“比如你想让电机走1000个脉冲，而编码器实际检测电机只走了990个，那么就是丢了10个脉冲，这时你可以以一个较低的速度给出10个脉冲进行丢步的补偿啊！”
这个道理是挺简单的，但是，只能用于定位完成后的补偿，对于要求运动过程的情况（比如多轴的插补），并不适用。要在运动过程中进行补偿，则必须增加电流。在运动过程中增加脉冲，多半会让丢步问题更严重。对于绝大多数控制器而言，不可能在运动中调整电机的电流，所以只能在运动完成后低速修正，这是常规方法，但不是个好方法。

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奔三十的男孩

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30楼
请教刘版主, 目前可有什么好方法?
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工控之小舟

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31楼
关注中:我都快个这些精度问题弄晕了!
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刘岩利

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发表于：2007-03-13 21:50:00
32楼
请教刘版主, 目前可有什么好方法?
比较好的方法就是在驱动器上做闭环，通过位置反馈的对比，在发现“丢步”迹象，但是还没有丢到半步的时候增加电机的电流，增大力矩，让电机追上位置。
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亦云人云

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发表于：2007-03-14 03:22:00
33楼
步进电机加编码器的应用方案以前曾详细讨论过。 请参考以前的讨论：
关于步进电机问题
http://bbs.gongkong.com/detail.asp?id=280559 日本“东方马达株式会社”的方案实录如下: [img]http://www.gongkong.com/forum/pic/495660_1.GIF[/img] [img]http://www.gongkong.com/forum/pic/495660_2.GIF[/img]
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ZHENGZJ

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发表于：2007-03-14 09:13:00
34楼
 刘岩利3月10日的分析很正确 
 
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波恩

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35楼
岩利兄所云“还没有丢到半步的时候增加电机的电流”之说应更正为：还没有丢到半个齿，或者1/4齿距时，对于不同相数德步进电机而言，对应的具体步距亦有所不同。“亦云人云”提供的“东方马达株式会社”的方案可视为一个例证。
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奔三十的男孩

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发表于：2007-03-14 18:38:00
36楼
岩利和波恩说的都挺玄的, 不明白,, 不明白啊,,

1. 在驱动器上做闭环具体是指什么?  波恩可能知道, 我对"驱动器"这个名词还不怎么理解.

2. "在发现“丢步”迹象，但是还没有丢到半步的时候增加电机的电流，增大力矩，让电机追上位置", 如果步进电机在一个整步的90%的地方开始丢步, 再走30%步, 你发现了失步, 马上增加电流, 这时以经到了下一个整步的20%的地方了啊, 只增加电流还能把位置给拉回来吗?以

3. 上面那个东方马达会社做的玩意, 是以一个整步来判断丢步的吧, 为什么你们以"半个齿，或者1/4齿距"来判断呢????
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亦云人云

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发表于：2007-03-14 19:17:00
37楼
我是这样理解东方马达的： 未发现丢步(角偏差在正负四分之一齿范围内)，按步进电机开环方式工作，复位的扭矩和角偏差成正弦规律。 发现丢步(角偏差超过正负四分之一齿范围)，按伺服电机闭环方式工作，复位的扭矩为最大值，并不补发脉冲。
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波恩

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发表于：2007-03-14 20:27:00
38楼
To 阿修罗的眼泪：
首先理解应该步进电机会在什么情况下发生丢步，即转子实际位置与目标位置之差大于1/4齿距时，将发生丢步。
其次应理解基本步距与齿距的关系，比如同是50齿的电机，2相，3相，5相电机的基本步距肯定是不一样的。
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刘岩利

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发表于：2007-03-14 21:33:00
39楼
我对"驱动器"这个名词还不怎么理解.
运动控制部分可以分成这么几个模块：控制器、驱动器、电机、传动、检测反馈。
控制器：生成运动规划，输出运动描述信号（比如脉冲位置信号、电压速度信号）
驱动器：依据运动描述信号，按照电机的特性，生成，或者叫控制电功率
电机：把电功率转化为机械运动
传动：把电机的运动转换为需要的运动
反馈：检测运动状态，输出电信号给控制器或者驱动器，让其据此修正输出。
具体到产品上，有些产品会包括几个模块的功能，比如驱动与控制集成在一起，号称“智能驱动”。“阿修罗的眼泪”要做的东西，我觉得就应该算是智能驱动器。

在驱动器上做闭环具体是指什么?
就是在运动中对比理论位置与编码器反馈位置，当实际位置滞后到一定程度时，就认为是阻力太大，力矩不足。增加电流以提高力矩（当然，造成实际位置滞后，尤其是瞬间滞后的，不一定都是因为力矩不够，可能只是电机的制造误差，所以，太小的误差就不要管它了）让电机可以克服外部阻力，跟上理论位置。
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波恩

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40楼
刘斑竹所言够详尽！
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