來源：小牛機(jī)器人

步進(jìn)電機(jī)基本上以開環(huán)電路驅(qū)動(dòng)，用于位置控制 。換句話說，步進(jìn)電機(jī)以外的電機(jī)尤其是高精度的步進(jìn)電機(jī)之外并沒有做開環(huán)控制定位的，而用開環(huán)電路驅(qū)動(dòng)的電機(jī)只有步進(jìn)電機(jī)。

例如無刷電機(jī)，首先為切換相，需要測(cè)出轉(zhuǎn)子位置，需要含位置傳感器的位置閉環(huán)電路。而且如果按一定速度驅(qū)動(dòng)，需測(cè)出轉(zhuǎn)子的速度，此為速度閉環(huán)電路;如果想定位控制，需要含有轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的編碼器等傳感器的閉環(huán)電路，此為位置閉環(huán)電路。與開環(huán)驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)相比較，含傳感器的閉環(huán)電路成本較高。因此， 步進(jìn)電機(jī)被稱為速度控制或位置控制的低成本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 。

開環(huán)/閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：

步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)電路驅(qū)動(dòng)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),有失步、振動(dòng)(噪聲)以及高速運(yùn)行困難等問題。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)安裝角度傳感器，形成閉環(huán)控制，用以檢測(cè)并避免失步。步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制方式大致分為兩種：

使激磁磁通與電流的相位關(guān)系保持一致，使其產(chǎn)生能帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩，這種控制電機(jī)電流的方式與無刷直流電機(jī)控制方式相同，稱為無刷驅(qū)動(dòng)方式或電流閉環(huán)控制方法。

電機(jī)電流保持一定，控制激磁磁通與電流相位角的方式，稱為功率角閉環(huán)控制方法。功率角為轉(zhuǎn)子磁極與定子激磁相(或認(rèn)為是同步電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線也可以)相互吸引所成的相位角。

位置環(huán)控制流程

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的9大優(yōu)勢(shì)：

眾所周知伺服電機(jī)是帶編碼器并依靠編碼器工作，而帶編碼器的閉環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)(步進(jìn)伺服電機(jī))兼有步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)兩者優(yōu)點(diǎn)。

1、可頻繁起動(dòng)/停止

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)適用于需要頻繁起動(dòng)/停止的用途。

2、免增益調(diào)整

即使是在皮帶機(jī)構(gòu)、凸輪、鏈條驅(qū)動(dòng)等負(fù)載發(fā)生變動(dòng)的情況下，也可不用通過增益調(diào)節(jié)，便實(shí)現(xiàn)定位。而伺服電機(jī)中伺服系統(tǒng)的增益對(duì)電機(jī)性能有很大影響，而且調(diào)節(jié)伺服增益是很費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的事情。

3、穩(wěn)態(tài)靜止，無抖動(dòng)

伺服電機(jī)在停止時(shí)候由于依靠編碼器定位需要增益調(diào)節(jié)因此無法做到絕對(duì)靜止，而 步進(jìn)伺服電機(jī)定位時(shí)無微小振動(dòng)，通過電機(jī)自身保持力停止 ，因此最適合用于需無振動(dòng)停止的低剛性機(jī)構(gòu)用途，典型應(yīng)用如光學(xué)領(lǐng)域等。

4、可實(shí)現(xiàn)大慣性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)

比起同等安裝尺寸的伺服電機(jī)，步進(jìn)伺服可驅(qū)動(dòng)更大慣性的負(fù)載。

5、高速

得益于連續(xù)穩(wěn)定可靠的電流控制技術(shù)，閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)可運(yùn)行到3000-4000RPM不丟步。

6、高響應(yīng)

與開環(huán)步進(jìn)電機(jī)一樣，閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)與控制指令同步運(yùn)行，因此能夠在短行程、短時(shí)間完成精確定位。而通常伺服電機(jī)由于在停止時(shí)有位置整定時(shí)間不適應(yīng)短行程定位場(chǎng)合。

7、大力矩

與傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)相比，閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)可以在非常寬的速度范圍內(nèi)輸出很大的力矩，驅(qū)動(dòng)可以做到100%的負(fù)載連續(xù)運(yùn)行。無需擔(dān)心電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力，這與傳統(tǒng)的微步(細(xì)分)驅(qū)動(dòng)完全不同。步進(jìn)伺服可以根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用獨(dú)特電流控制技術(shù)做到高速范圍內(nèi)依舊可以輸出大力矩。配合ADI Trinamic的CoolStep和Dcstep驅(qū)動(dòng)器的輸出電流會(huì)隨著外部負(fù)載閉環(huán)動(dòng)態(tài)增加或減少。

8、低速無振動(dòng)，靜音

由于驅(qū)動(dòng)器采用了矢量控制技術(shù)，加之ADI Trinamic特有的StealthChop和SpreadCycle專利技術(shù)可以保證電機(jī)低速時(shí)候無振動(dòng)，靜音效果。

9、閉環(huán)電機(jī)發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)高效率

閉環(huán)步進(jìn)與ADI Trinamic特有的Coolstep技術(shù)(電流隨負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié))結(jié)合，能減少電機(jī)發(fā)熱，降低電機(jī)運(yùn)行溫度，提高效率的同時(shí)進(jìn)一步節(jié)能。

步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)驅(qū)動(dòng)解決方案推薦

傳統(tǒng)的閉環(huán)方式是控制器、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)分體式，控制器發(fā)出脈沖/方向控制驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)將編碼器信號(hào)反饋到驅(qū)動(dòng)器，有接線繁瑣、售后服務(wù)不便、脈沖/方向控制信號(hào)容易受到強(qiáng)磁場(chǎng)干擾導(dǎo)致定位不準(zhǔn)等諸多缺點(diǎn)，同時(shí)由于編碼器信號(hào)只反饋到驅(qū)動(dòng)器屬于半閉環(huán)，無法檢測(cè)控制部分的脈沖丟失。

傳統(tǒng)半閉環(huán)步進(jìn)方案

ADI Trinamic采用的位置全閉環(huán)控制模式，模塊集成了總線接口、運(yùn)動(dòng)控制功能、輸入輸出、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和程序存儲(chǔ)，編碼器的信號(hào)反饋到模塊內(nèi)部完成閉環(huán)控制，具有布線簡(jiǎn)單、控制精確、售后維護(hù)方便等諸多優(yōu)勢(shì)。

ADI Trinamic全位置閉環(huán)步進(jìn)方案

審核編輯：湯梓紅