闭环步进电机控制技巧
闭环步进电机控制技巧
由于闭环步进电机具有体积精巧、价格低廉、运行稳定等众多优良特点，让其在低端行业市场的应用范围没有对手。但是在工控行业，存在如何实现全闭环步进电机运动控制这一大难题。
主要有两个问题：不确定的原点与失步。目前的步进系统原点采用的是高速光电开关，误差在精确控制领域即使是毫米级也不能接受。为了提高步进电机系统运行精度，多数会采用细分驱动。有大于16的用在往复运动过程中，误差大到不能适应加工领域。
闭环步进电机
为适应当前运动控制领域的需求，提出了全闭环步进电机控制系统。
1.硬件连接;
根据细分要求去采用不同等级硬件的解析度编码器进行实时反馈。
2.原点控制;
步进马达的精度可以根据编码器的Z信号，识别、计算坐标原点等同数控系统相同，从而达到2/编码器解析度×4。
3.失步控制;
失步调整程度可以根据编码器的反馈数据，实时调整输出脉冲，采取相应办法。
4.电路原理描述;
电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率，电源3.3V,利用2596开关电源，将24V转为3.3V,方便实用。
输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算，及时修正输出脉冲量和频率。
5.应用描述;
电路有原点模式与运行模式这两种模式。当原点驶能开关置位时，进入原点模式，反之进入运行模式。
原点模式中，以同步的输入脉冲频率输出脉冲;当碰到原点开关时，降低输出脉冲频率，根据编码器的Z信号、识别、计算坐标原点，返回原点后输出此信号。此信号的数据与位置将在不断电的情况下永远保持。
在运行模式，以同步输入脉冲频率输出脉冲，同时计算反馈数据，如果出现误差，需要及时修正。另外在大惯量运行时，加减速设置不合理，可能会反向修正。
6.技术指标;
(1)输入输出相应频率：≤1M;
(2)脉冲同步时间误差：≤10ms;(主要延误在反向修正，不考虑反向修正，≤10us);
(3)重定位电气精度： ≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分);
(4)重定位原点电气精度≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分);
(5)适应PNP,NPN接口;
(6)适应伺服脉冲控制;
(7)适应各种编码其接口;
一旦解决步进电机运动控制上述问题，在增加数百元成本的情况下能够做到全闭环控制。由于其价格低廉、控制简单、寿命长久等诸多优良特点在某些场合，丝毫不比伺服系统逊色，甚至要比伺服系统更优异。
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