閉環(huán)控制，是傳統(tǒng)步進(jìn)控制的一個部分，能有效地提供更高地可靠性、安全性或產(chǎn)品質(zhì)量。在這些步進(jìn)系統(tǒng)中，反饋設(shè)備或間接參數(shù)傳感方法的閉環(huán)能進(jìn)行校正或控制失步、監(jiān)測電機停滯，以及確保更大的可用轉(zhuǎn)矩輸出。
傳統(tǒng)步進(jìn)電機控制通常采用反饋設(shè)備和非傳感方法，是有效的實現(xiàn)帶有安全需求、危險狀況或高精確度要求的運動應(yīng)用的方法。
由于步進(jìn)電機的閉環(huán)控制（CLC）還能幫助執(zhí)行智能分布運動架構(gòu)。為此，提出步進(jìn)電機全閉環(huán)控制系統(tǒng)，以適應(yīng)目前運動控制領(lǐng)域的需求。
1、硬件連接
硬件連接加裝編碼器，根據(jù)細(xì)分要求，采用不同等級的解析度編碼器進(jìn)行實時反饋。
2、原點控制
根據(jù)編碼器的Z信號，識別、計算坐標(biāo)原點，同數(shù)控系統(tǒng)相同，精度可以達(dá)到2/編碼器解析度×4。
3、失步控制
根據(jù)編碼器的反饋數(shù)據(jù)，實時調(diào)整輸出脈沖，根據(jù)失步調(diào)整程度，采取相應(yīng)辦法。
4、電路原理描述
電路采用超大規(guī)模電路FPGA,輸入、輸出可以達(dá)到兆級的相應(yīng)頻率，電源3.3V,利用2596開關(guān)電源，將24V轉(zhuǎn)為3.3V,方便實用。
輸入脈沖與反饋脈沖進(jìn)行4倍頻正交解碼后計算，及時修正輸出脈沖量和頻率。
5、應(yīng)用描述
本電路有兩種模式，返回原點模式和運行模式。當(dāng)原點使能開關(guān)置位時，進(jìn)入原點模式，反之，進(jìn)入運行模式。
在原點模式，以同步于輸入脈沖的頻率輸出脈沖，當(dāng)碰到原點開關(guān)后，降低輸出脈沖頻率，根據(jù)編碼器的Z信號，識別、計算坐標(biāo)原點。返回原點完成后，輸出信號。此信號及其數(shù)據(jù)在不斷電的情況下，永遠(yuǎn)保持。
在運行模式，以同步于輸入脈沖的頻率輸出脈沖，同時計算反饋數(shù)據(jù)，假如出現(xiàn)誤差，及時修正。另外，大慣量運行時，加減速設(shè)置不合理的情況下，可能會及時反向修正。
6、技術(shù)指標(biāo)
(1)輸入輸出相應(yīng)頻率：≤1M;
(2)脈沖同步時間誤差：≤10ms;(主要延誤在反向修正，不考慮反向修正，≤10us)
(3)重定位電氣精度：≥2/編碼器解析度×4/馬達(dá)解析度×細(xì)分)
(4)重定位原點電氣精度≥2/編碼器解析度×4/馬達(dá)解析度×細(xì)分)
(5)適應(yīng)PNP,NPN接口
(6)適應(yīng)伺服脈沖控制
(7)適應(yīng)各種編碼其接口
主要問題有兩個，原點的不確定性和失步，目前，采用高速光電開關(guān)作為步進(jìn)系統(tǒng)的原點，這個誤差在毫米級，所以在精確控制領(lǐng)域，是不能接受的。另外，為了提高運行精度，步進(jìn)電機系統(tǒng)的驅(qū)動采用多細(xì)分，有的大于16，假如用在往復(fù)運動過程中，誤差大的驚人。已經(jīng)不能適應(yīng)加工領(lǐng)域。
步進(jìn)電機運動控制一旦解決上述問題，增加數(shù)百元成本的情況下可以實現(xiàn)全閉環(huán)控制，毫不遜色于伺服系統(tǒng)。特別是其價格低廉、控制簡單、壽命長久的特點在某些場合，可能優(yōu)于伺服系統(tǒng)。