閉環步進電機與伺服電機的應用優勢特點對比
市場上常見3D打印機電機選用的是開環步進電機,出于成本、體積、控制算法實現難以程度,開環步進電機可以達到令人滿意的控制效果。
伺(si)服電(dian)(dian)機(ji)是(shi)被現在(zai)的(de)工(gong)程師(shi)們所推崇和津津樂(le)道的(de),提到運動控制(zhi)不(bu)談伺(si)服電(dian)(dian)機(ji)幾乎(hu)不(bu)可想(xiang)象,工(gong)程師(shi)們癡迷(mi)于伺(si)服電(dian)(dian)機(ji)的(de)閉環控制(zhi),沉醉(zui)于高(gao)(gao)響應(ying)和高(gao)(gao)速(su)性及高(gao)(gao)精度的(de)優點,真正(zheng)地“三高(gao)(gao)”。但是(shi),正(zheng)所謂尺(chi)有所短,寸有所長,伺(si)服電(dian)(dian)機(ji)也有它不(bu)可避免的(de)如(ru)下缺陷:
1. 無法靜止
由(you)于采用閉環(huan)控制,伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)(ji)本身結構和電(dian)機(ji)(ji)(ji)的特(te)性決定,伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)(ji)在(zai)停止時無(wu)法絕(jue)對靜止,在(zai)負(fu)載擾動(dong)小或者伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)(ji)的參數調(diao)試良好的情(qing)況(kuang)下,伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)(ji)始終在(zai)正(zheng)負(fu)1個脈沖(chong)之間(jian)波動(dong)(可以通過觀(guan)察伺(si)服(fu)驅動(dong)器上關(guan)于編碼器位置的數值,它(ta)一(yi)(yi)直在(zai)正(zheng)負(fu)1之間(jian)波動(dong))。在(zai)圖像處(chu)理(li)場合這(zhe)就(jiu)是(shi)一(yi)(yi)個影響精度的因素。
2. 過沖
在(zai)由(you)高速(su)轉為低速(su)或者靜止時,不(bu)可(ke)避免地要(yao)(yao)過沖(chong)(chong)(chong)一(yi)段(duan)距(ju)離(li),然(ran)后(hou)在(zai)糾正回(hui)來。當控(kong)制器(qi)發一(yi)個脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)給伺服電機(ji)時,伺服電機(ji)往往不(bu)是走(zou)一(yi)個脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong),而是走(zou)3個脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong),然(ran)后(hou)在(zai)回(hui)退2個脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)。這(zhe)對(dui)那些需要(yao)(yao)一(yi)個脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)一(yi)個脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)運動的(de)(de)場(chang)合,絕對(dui)不(bu)允(yun)許過沖(chong)(chong)(chong)的(de)(de)場(chang)合時致命的(de)(de)。
3. 調試復雜
伺(si)服(fu)驅動(dong)器內動(dong)輒上百(bai)個參數,使用(yong)說明書(shu)幾百(bai)頁,著實讓新(xin)手發怵;更換一個品牌的伺(si)服(fu)電機,也(ye)會讓老手著實頭痛。這(zhe)也(ye)為售后(hou)服(fu)務(wu)和維修帶(dai)來(lai)了大量的工作。
4. 低(di)速蠕動
在低速(su)時(shi)伺服(fu)電機的運行會出現蠕動或者稱之為爬行。
由于閉環步進(jin)電(dian)機(ji)(ji)不是(shi)簡單的(de)(de)給步進(jin)電(dian)機(ji)(ji)配(pei)一(yi)個編碼(ma)(ma)(ma)器(qi)(qi)了(le)事,而是(shi)按照伺(si)服電(dian)機(ji)(ji)系統的(de)(de)工作原理(li)進(jin)行設(she)計(ji)和(he)開發。它(ta)采(cai)用(yong)32位(wei)的(de)(de)DSP做為主處理(li)器(qi)(qi),以(yi)保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)整個系統的(de)(de)高(gao)響應和(he)高(gao)速,可以(yi)做到每(mei)隔25微(wei)秒就可以(yi)調(diao)整一(yi)次(ci)電(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)電(dian)流,標配(pei)10000個脈沖/圈的(de)(de)編碼(ma)(ma)(ma)器(qi)(qi),而且是(shi)金屬碼(ma)(ma)(ma)盤的(de)(de)編碼(ma)(ma)(ma)器(qi)(qi),既保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)了(le)精度,也(ye)保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)了(le)對(dui)環境、溫度和(he)振動的(de)(de)高(gao)適應性(xing)、穩定性(xing)和(he)可靠性(xing),甚至優于采(cai)用(yong)玻璃(li)碼(ma)(ma)(ma)盤編碼(ma)(ma)(ma)器(qi)(qi)的(de)(de)伺(si)服電(dian)機(ji)(ji)。
1.首先,閉環步進電機(ji)由(you)于(yu)是(shi)電機(ji)的(de)本(ben)體是(shi)步進電機(ji),在靜(jing)止(zhi)時(shi)是(shi)絕對靜(jing)止(zhi)不動的(de)。
2.其次,閉環步進電機由于結合了步進電機的特點和伺服的控制方式,所以不會過沖(因為步進電機的特點就是不會過沖)。
3.第三,調試和(he)使(shi)(shi)(shi)用(yong)非常簡(jian)單,只需要調節驅動器的3個電位(wei)器的位(wei)置,不僅設備制造商可以使(shi)(shi)(shi)用(yong),而且設備使(shi)(shi)(shi)用(yong)商也(ye)可以使(shi)(shi)(shi)用(yong),對使(shi)(shi)(shi)用(yong)者的要求極低。
4.第四,驅動器采用(yong)真正地正弦波(bo)、向量和濾波(bo)方式控制電(dian)(dian)流,最低轉(zhuan)速(su)可(ke)以(yi)(yi)(yi)控制在0.2轉(zhuan)/分(fen),而且電(dian)(dian)機(ji)運行非常(chang)平穩和穩定,這一(yi)點(dian)甚至(zhi)是伺服電(dian)(dian)機(ji)都無法(fa)做(zuo)(zuo)到(一(yi)般伺服電(dian)(dian)機(ji)理(li)論上可(ke)以(yi)(yi)(yi)做(zuo)(zuo)到1轉(zhuan)/分(fen),實際的應用(yong)場合是無法(fa)做(zuo)(zuo)到1轉(zhuan)/分(fen),大致在5rpm以(yi)(yi)(yi)上)。