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步进电机闭环系统与开环系统的控制性能比较

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步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下,步进电机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制,控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点,使步进电机的开环控制系统得以广泛的应用。

但是,步进电机的开环控制无法避免步进电机本身所固有的缺点,即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面,开环控制的步进电机系统的精度要高于分级是很困难的,其定位精度比较低。因此,在精度和稳定性标准要求比较高的系统中,就必须果用闭环控制系统。

步进电机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换,可大大改进步进电机的性能。

在闭环控制的步进电机系统中,或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时,扩大工作速度范围,或可在给定速度下提高跟踪和定位精度,或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电机的闭环控制性能与开环控制性能相比,具有如下优点:

a.随着输出转矩的增加,二者的速度均以非线性形式下降,但是,闭环控制提高了矩频特性。

b.闭环控制下,输出功率/转矩曲线得以提高,原因是,闭环下,电机励磁转换是以转子位置信息为基础的,电流值决定于电机负载,因此,即使在低速度范围内,电流也能够充分转换成转矩。

c.闭环控制下,效率一转矩曲线提高。

d.采用闭环控制,可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。

e.利用闭环控制,步进电机可自动地、有效地被加速和减速。

g.应用闭环驱动,效率可增到7.8倍,输出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。

闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电机。步进电机闭环驱动具有步进电机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此,在可靠性要求很高的位置控制系统中,闭环控制的步进电机将获得广泛应用。