閉環步進電機控制技巧

       由于步進電機具有體積精巧、價格低廉、運行穩定等眾多優良特點，讓其在低端行業市場的應用范圍沒有對手。但是在工控行業，存在如何實現全閉環步進電機運動控制這一大難題。
       主要有兩個問題：不確定的原點與失步。目前的步進系統原點采用的是高速光電開關，誤差在精確控制領域即使是毫米級也不能接受。為了提高步進電機系統運行精度，多數會采用細分驅動。有大于16的用在往復運動過程中，誤差大到不能適應加工領域。　

閉環步進電機
 

       為適應當前運動控制領域的需求，提出了全閉環步進電機控制系統。

       1.硬件連接；

       根據細分要求去采用不同等級硬件的解析度編碼器進行實時反饋。

       2.原點控制；

       步進馬達的精度可以根據編碼器的Z信號，識別、計算坐標原點等同數控系統相同，從而達到2/編碼器解析度×4。

       3.失步控制；

       失步調整程度可以根據編碼器的反饋數據，實時調整輸出脈沖，采取相應辦法。

       4.電路原理描述；

       電路采用超大規模電路FPGA,輸入、輸出可以達到兆級的相應頻率，電源3.3V,利用2596開關電源，將24V轉為3.3V,方便實用。
       輸入脈沖與反饋脈沖進行4倍頻正交解碼后計算，及時修正輸出脈沖量和頻率。

       5.應用描述；

       電路有原點模式與運行模式這兩種模式。當原點駛能開關置位時，進入原點模式，反之進入運行模式。
       原點模式中，以同步的輸入脈沖頻率輸出脈沖；當碰到原點開關時，降低輸出脈沖頻率，根據編碼器的Z信號、識別、計算坐標原點，返回原點后輸出此信號。此信號的數據與位置將在不斷電的情況下永遠保持。
       在運行模式，以同步輸入脈沖頻率輸出脈沖，同時計算反饋數據，如果出現誤差，需要及時修正。另外在大慣量運行時，加減速設置不合理，可能會反向修正。

       6.技術指標；

       (1)輸入輸出相應頻率：≤1M;
       (2)脈沖同步時間誤差：≤10ms;(主要延誤在反向修正，不考慮反向修正，≤10us);
       (3)重定位電氣精度： ≥2/編碼器解析度×4/馬達解析度×細分);
       (4)重定位原點電氣精度≥2/編碼器解析度×4/馬達解析度×細分);
       (5)適應PNP,NPN接口;
       (6)適應伺服脈沖控制;
       (7)適應各種編碼其接口;
       一旦解決步進電機運動控制上述問題，在增加數百元成本的情況下能夠做到全閉環控制。由于其價格低廉、控制簡單、壽命長久等諸多優良特點在某些場合，絲毫不比伺服系統遜色，甚至要比伺服系統更優異。

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