步進電機

步進電機又稱為脈沖電機，基于基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。步進電機的運行性能與控制方式有密切的關系，步進電機控制系統(tǒng)從其控制方式來看，可以分為以下三類：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。這被認為是當初的步進電機。二十世紀初，在電話自動交換機中廣泛使用了步進電機。由于西方資本的主義列強爭奪殖民地，步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在步進電機上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電機的控制方式更加靈活多樣。

步進電機的細分驅動控制

步進電機由于受到自身制造工藝的限制，如步距角的大小由轉子齒數(shù)和運行拍數(shù)決定，但轉子齒數(shù)和運行拍數(shù)是有限的，因此步進電機的步距角一般較大并且是固定的,步進的分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運行時振動，噪音比其他微電機都高,使物理裝置容易疲勞或損壞。這些缺點使步進電機只能應用在一些要求較低的場合，對要求較高的場合，只能采取閉環(huán)控制，增加了系統(tǒng)的復雜性，這些缺點嚴重限制了步進電機作為優(yōu)良的開環(huán)控制組件的有效利用。運行至行程結束時，也能立即發(fā)出可以實現(xiàn)停止功能的脈沖，并使電機停止運行。細分驅動技術在一定程度上有效地克服了這些缺點。 

步進電機細分驅動技術是年代中期發(fā)展起來的一種可以顯著改善步進電機綜合使用性能的驅動技術。年美國學者、頭次在美國增量運動控制系統(tǒng)及器件年會上提出步進電機步距角細分的控制方法。因此，用單片機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨。在其后的二十多年里,步進電機細分驅動得到了很大的發(fā)展。逐步發(fā)展到上世紀九十年代完全成熟的。我國對細分驅動技術的研究,起步時間與國外相差無幾。

步進電機的PID控制

PID 控制作為一種簡單而實用的控制方法 , 在步進電機驅動中獲得了廣泛的應用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實際輸出值 c(t) 構成控制偏差 e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構成控制量 ,對被控對象進行控制 。文獻將集成位置傳感器用于二相混合式步進電機中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎 ,設計出了一個可自動調節(jié)的 PI 速度控制器 ,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性 。對于大轉矩電機，盡可能用高電壓型驅動器，以獲得良好的高速性能。文獻根據(jù)步進電機的數(shù)學模型 ,設計了步進電機的 PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機向規(guī)定位置運動 。通過驗證了該控制具有較好的動態(tài)響應特性 。采用 PID 控制器具有結構簡單 、魯棒性強 、可靠性高等優(yōu)點 ,但是它無法有效應對系統(tǒng)中的不確定信息 。 

目前 , PID 控制更多的是與其他控制策略相結合 , 形成帶有智能的新型復合控制 。這種智能復合型控制具有自學習 、自適應 、自組織的能力 ,能夠自動辨識被控過程參數(shù) , 自動整定控制參數(shù) , 適應被控過程參數(shù)的變化 ,同時又具有常規(guī) PID 控制器的特點。

步進電機可以連續(xù)運轉嗎?

長時間連續(xù)運轉會致使電機溫度上升，當超過電機內(nèi)部的耐熱等級，會使得絕緣性能劣化。當使用步進電機時只要保持電機外殼表面溫度在100度以下，即可連續(xù)運轉。您可通過以下方法輕松降低步進電機的溫度。

抑制溫度上升的方法：

選用轉矩較為充裕的電機并降低運行電流

通過降低運行電流可有效抑制發(fā)熱，但相應的輸出轉矩也會降低，需要在選型時對轉矩預留一定的余量。

選用高的效率型步進電機

高的效率型步進電機通過材質的較佳化，大幅降低損耗，發(fā)熱也得以減少?？梢詭椭S實現(xiàn)空間節(jié)省以及提升裝置的自由度。