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(fu)(fu)電(dian)機(ji)是被(bei)現在(zai)的(de)工(gong)程(cheng)師們所(suo)(suo)推崇和(he)津津樂道(dao)的(de),提(ti)到(dao)運動控(kong)制不(bu)談伺(si)服(fu)(fu)電(dian)機(ji)幾乎不(bu)可(ke)想象(xiang),工(gong)程(cheng)師們癡(chi)迷于伺(si)服(fu)(fu)電(dian)機(ji)的(de)閉(bi)環(huan)控(kong)制,沉(chen)醉于高(gao)響應和(he)高(gao)速(su)性及高(gao)精(jing)度的(de)優點,真正地“三高(gao)”。但(dan)是,正所(suo)(suo)謂尺有(you)所(suo)(suo)短,寸有(you)所(suo)(suo)長,伺(si)服(fu)(fu)電(dian)機(ji)也有(you)它不(bu)可(ke)避(bi)免的(de)如下缺陷:
1. 無法(fa)靜止
由于采用閉環控制(zhi),伺(si)服(fu)電機(ji)本身結構和電機(ji)的特性決(jue)定,伺(si)服(fu)電機(ji)在停止時(shi)無法絕對靜止,在負載擾(rao)動(dong)小或者伺(si)服(fu)電機(ji)的參數(shu)調(diao)試良好的情況下,伺(si)服(fu)電機(ji)始終在正負1個(ge)脈沖(chong)之間波動(dong)(可(ke)以通過觀察伺(si)服(fu)驅動(dong)器(qi)上關于編碼(ma)器(qi)位(wei)置(zhi)的數(shu)值,它(ta)一直在正負1之間波動(dong))。在圖(tu)像處理(li)場合這(zhe)就是一個(ge)影響(xiang)精度的因素。
2. 過(guo)沖
在由高(gao)速轉為(wei)低速或者(zhe)靜止時(shi),不可避免(mian)地要過沖(chong)一(yi)段(duan)距(ju)離,然后(hou)在糾正回(hui)來。當控(kong)制器(qi)發一(yi)個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong)給伺服電機時(shi),伺服電機往往不是(shi)走(zou)一(yi)個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong),而是(shi)走(zou)3個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong),然后(hou)在回(hui)退2個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong)。這對那些需要一(yi)個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong)一(yi)個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong)運動(dong)的(de)場(chang)合(he),絕(jue)對不允許(xu)過沖(chong)的(de)場(chang)合(he)時(shi)致(zhi)命的(de)。
3. 調試復雜
伺服驅動器內動輒上(shang)百個參數,使(shi)用說(shuo)明書幾百頁,著實(shi)(shi)讓(rang)新手(shou)發怵;更換(huan)一個品(pin)牌的伺服電(dian)機(ji),也會(hui)讓(rang)老(lao)手(shou)著實(shi)(shi)頭痛。這也為售(shou)后服務和維修帶來了大量(liang)的工作。
4. 低速蠕動
在(zai)低速時伺(si)服電機的(de)運行會出現(xian)蠕動或者稱之為爬行。
由于(yu)閉環步進電(dian)機(ji)(ji)不是(shi)簡單的(de)(de)給步進電(dian)機(ji)(ji)配(pei)一(yi)個(ge)編(bian)碼(ma)器(qi)了事,而是(shi)按照伺服電(dian)機(ji)(ji)系統的(de)(de)工作原(yuan)理進行(xing)設計和(he)開發。它采用(yong)32位的(de)(de)DSP做(zuo)為主處理器(qi),以(yi)保證(zheng)整(zheng)個(ge)系統的(de)(de)高(gao)響(xiang)應(ying)和(he)高(gao)速,可以(yi)做(zuo)到每隔25微秒就可以(yi)調(diao)整(zheng)一(yi)次電(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)電(dian)流,標(biao)配(pei)10000個(ge)脈沖(chong)/圈的(de)(de)編(bian)碼(ma)器(qi),而且(qie)是(shi)金屬碼(ma)盤的(de)(de)編(bian)碼(ma)器(qi),既保證(zheng)了精度,也保證(zheng)了對環境、溫度和(he)振動的(de)(de)高(gao)適應(ying)性(xing)、穩(wen)定性(xing)和(he)可靠性(xing),甚至優于(yu)采用(yong)玻璃(li)碼(ma)盤編(bian)碼(ma)器(qi)的(de)(de)伺服電(dian)機(ji)(ji)。
1.首(shou)先(xian),閉環步進(jin)電(dian)機(ji)由于是電(dian)機(ji)的(de)本(ben)體(ti)是步進(jin)電(dian)機(ji),在靜止(zhi)(zhi)時是絕(jue)對靜止(zhi)(zhi)不(bu)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(diao)試和使用(yong)非常簡單,只需要調(diao)節驅動器的(de)3個電位器的(de)位置,不僅(jin)設備制造(zao)商(shang)(shang)可以使用(yong),而且設備使用(yong)商(shang)(shang)也可以使用(yong),對(dui)使用(yong)者的(de)要求極低(di)。
4.第四,驅動器采用真正(zheng)地正(zheng)弦(xian)波、向量和濾(lv)波方式(shi)控制電(dian)流,最低轉(zhuan)速可以控制在0.2轉(zhuan)/分(fen),而(er)且電(dian)機運行(xing)非常(chang)平穩和穩定,這一(yi)點甚(shen)至(zhi)是伺(si)服電(dian)機都(dou)無(wu)(wu)法做(zuo)到(一(yi)般伺(si)服電(dian)機理論上(shang)可以做(zuo)到1轉(zhuan)/分(fen),實際(ji)的應用場合是無(wu)(wu)法做(zuo)到1轉(zhuan)/分(fen),大致在5rpm以上(shang))。