闭环步进成为运动控制的方案之一 

大家都很熟悉的传统的步进电机控制方式，如果采用了反馈装置或者无传感器控制

方式，将可以为那些对安全性、可靠性和精度有较高要求的运动控制应用提供更经济的选

 

择。

    大部分基于步进电机的运动系统运行在开环状态下，因此能够提供低成本的解决方案。
实际上，步进系统是唯一的一个不需反馈就具备位置控制能力的运动技术。但是当步进电

 

机以开环方式驱动负载时，在指令步和实际步之间存在失去同步的潜在可能性。

    闭环控制作为传统步进运动控制的补充，为有更高安全性、可靠性或产品质量要求的应

“

用提供了高性价比的选择。反馈装置或某种间接参数检测方式在这类步进系统中 闭合了

”

回路 ，以校验/控制失步、检测电机堵转，并保证了更大的有效力矩输出。最近，步进闭
环控制（CLC

 

）在实现智能分布式运动体系结构方面也发挥了作用。

    

 

可行的闭环控制方法及其优点

    有几种技术目前可实现对步进电机位置、速度和/或力矩的闭环控制。按照可控性的程度
递增排列，这些技术包括：计步、反电动势（emf

“

）检测和全伺服控制（详见 闭环控制方

”

 

法 的补充说明）。

    National Instruments（NI）公司工业控制产品经理 Rahul Kulkarni 提到了几条采用闭环

 

步进控制的理由与适用场合：

    ●

 

无需进行参数调整；系统很容易建立，一般可以做到免维护。

    ●

 

在连续移动中允许利用断点触发摄像机或数据采集设备。

    ●

 

控制位置过冲，在某些场合这种过冲是不允许的，例如纳米制造或半导体加工。

    ●

 

在运动结束时纠正位置偏差。

    最后一条，虽然需要根据系统负载和惯量要求选择合适大小的步进电机，但也许并不

“

需要这么严格。 在实际工作中，如果你的应用没有对运动路径或轨迹的严格要求，你可
以 稍 微 降 低 电 机 规 格 等 级 以 节 省 成 本 。 这 就 是 闭 环 步 进 控 制 能 够 发 挥 作 用 的 地

”

方。 Kulkarni

 

说。

    NI

——

公司所有的运动控制器

NI 733x（仅适用步进）与 NI 734x

 

和高性能模块 NI 

735x（步进/

——

伺服）

都能够配置为对步进进行闭环控制。根据他的解释，在 CLC 模式

 

下，步进轴采用正交编码器或模拟输入来进行位置和速度反馈。

    Baldor Electric 公司认为，步进电机的简单、廉价使它成为对负载进行定位控制的理想选
择。Baldor 公司的电机产品经理 John Mazurkiewicz 解释说，使用步进电机的原因包括：操
作简单（通常在开环状态下使用）；由于可接受数字脉冲输入而变得易于与其他设备接

 

口；成本低廉，因为一般不需要反馈装置。

    

“

然而，开环运行会带来失步的风险，从而引起定位不准。 等人们察觉到该错误的发生 ，