步进电动机闭环系统与开环系统的性能比较
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发布时间:
2015-01-14
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工业领域中,机电一体化产品主导着一切,在该领域中发挥着重要作用,然而步进电动机是机电一体化产品中的关键元件之一,是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移,是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展,在动机广同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中,步进电动机都得到广泛应用,是高科技发展的一个重要环节。
我们都应该了解,步进电动机包含有闭环与开环两个系统,在元件的正常运行中起着绝对性作用。现在,我们就来详细了解步进电动机闭环系统与开环系统的优缺点。
首先,步进电动机的开环控制系统性能
步进电动机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下,步进电动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,使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。
但是,步进电动机的开环控制无法避免步进电动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,开环控制的步进电动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,就必须改用闭环控制系统。
其次,步进电动机的闭环控制系统性能
步进电动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,可大大改进步进电动机的性能。
在闭环控制的步进电动机系统中,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。相对于开环控制性能,闭环控制性能具有以下6点优势:
1、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。
2、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。
3、闭环控制下,效率一转矩曲线提高。
4、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。
5、利用闭环控制,步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。
6、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。
最后,终上所述,可以很清楚的得知闭环驱动的步进电动机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电动机闭环驱动具有步进电动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,闭环控制的步进电动机将获得广泛应用。