ステッピングモーターの脱調とオーバーシュートとは何ですか? skysmotor.com
脱調とは、パルスが欠落し、指定された位置に移動しないことを意味します。オーバーシュートは脱調の逆で、指定された位置を超えて移動します。
単純な制御または低コストを必要とする一部のモーション制御システムでは、ステッピングモーターがよく使用されます。最大の利点は、開ループ方式で位置と速度を制御できることです。ただし、開ループ制御であるため、負荷位置は制御ループにフィードバックされないため、ステッピングモーターは各励磁の変化に正しく応答する必要があります。励起周波数が適切に選択されていない場合、ステッピングモーターは新しい位置に移動できません。負荷の実際の位置とコントローラが予期する位置との間に永続的な誤差が存在します。つまり、脱調またはオーバーシュートが発生します。したがって、ステッピング モーターのオープンループ制御システムでは、脱調とオーバーシュートをいかに防止するかが、オープンループ制御システムの正常な動作の鍵となります。
ステッピングモーターの起動時と停止時に、それぞれ脱調現象とオーバーシュート現象が発生します。一般に、システムの限界起動周波数は比較的低く、必要な動作速度は多くの場合比較的高速です。システムが必要な動作速度で直接起動する場合、速度が制限を超えているため、起動周波数が正常に起動できません。始動すると脱調が発生し、ひどい場合は全く始動できなく、ストールになっています。システムの実行後、終点に到達したときにすぐにパルスの送信を停止してシステムを即停止させると、ステッピングモーターはシステムの慣性により、コントローラーが要求する平衡位置を超えて回転します。
脱調現象やオーバーシュート現象を克服するには、起動時と停止時に適切な加減速制御を加える必要があります。モーションコントロールカード、制御機能付きPLC、シングルチップマイコンを使用して、モーションの加減速を制御して、脱調現象やオーバーシュート現象を克服します。
平たく言えば、ステッピング ドライバーがパルス信号を受信すると、ステッピング モーターを駆動して、設定された方向に固定角度 (およびステップ角度) だけ回転します。パルス数を制御することで角変位を制御し、正確な位置決めを実現すると同時に、パルス周波数を制御することでモータの速度と加速度を制御し、速度調整を行うことができます。ステッピング モーターには、無負荷始動周波数という技術パラメータがあります。これは、ステッピング モーターが無負荷条件下で正常に始動できるパルス周波数です。パルス周波数が無負荷始動周波数より高い場合、ステッピングモーターは正常に始動できず、脱調を発生したり失速したりする可能性があります。負荷がかかっている場合は、開始周波数を低くする必要があります。モーターを高速で回転させたい場合、パルス周波数は適切な加速プロセスを持たなければなりません。つまり、開始周波数が低く、一定の加速度で目的の高い周波数まで上昇します(モーター速度は低速から高速まで上昇します)。
開始周波数 = 開始速度 × 1 回転あたりのステップ。 無負荷始動速度とは、ステッピングモーターが加減速なしで無負荷で直接回転することを意味します。ステッピングモーターが回転する時、モーターの各相巻線のインダクタンスによって逆起電力が発生し、周波数が高くなるほど逆起電力は大きくなります。その作用により、周波数 (または速度) が増加するとモーターの相電流が減少し、その結果トルクが減少します。
仮定: 減速機の合計出力トルクが T1、出力速度が N1、減速比が 5:1、ステッピング モーターのステップ角が A、モーター速度が 5*(N1) であるとします。モーターの出力トルクは (T1)/5、モーターの動作周波数は 5*(N1)*360/A であるため、トルク周波数特性曲線を確認する必要があります：座標点 [(T1) /5, 5*(N1)*360/A]は周波数特性曲線（始動トルク周波数曲線）より下ですか？トルク周波数曲線を下回っている場合は、このモーターを選択できます。トルク周波数曲線を超えると、脱調は発生するか、まったく回転しなくなるため、このモーターを選択することはできません。
補足：動作状況は確認しましたか？ 必要な最大速度は決まりましたか? 決まれば、上記の計算式に従って計算することができます（最高回転速度と負荷の大きさから、選択しているステッピングモーターが適しているかどうかを判断できます。適さない場合は、何を選択するか、どのような種類のステッピング モーターを選択するかも知っておく必要があります)。
さらに、ステッピング モーターには実際には 2 つのトルク - 周波数曲線があり、そのうちの 1 つが開始トルク - 周波数曲線である必要があるため、ステッピング モーターの起動後、負荷を変更せずに周波数を上げることができます。 もう1 つはトルク周波数外曲線です。この曲線の意味は次のとおりです。始動周波数でモーターを始動します。始動完了後、負荷を増加できますが、モーターは脱調することはありません。または、始動周波数でモーターを始動します。負荷が変わらない場合、適切に動作速度を上げることができますが、モータは脱調しません。
ステップ角については、例えばA-B-C-D-Aを4拍子モードで制御した場合、Aが歩く角度がステップ角となり、最大引き込み周波数についてはA-B間のインターバル周波数を指します。 マニュアルに記載されている値はいずれも一定値以上ですが、実際のアプリケーションでは、与えるべき値は最大値であると感じます。たとえば、>250PPS、すると、A後のdelayは1/delay <=250、delay>=4msを満たし、3ms与えられると動けなくなります。
結論: 実際、エンコーダを使用せずに脱調や失速を検出する方法を研究している人もいます。ただし、これらはエンコーダと競合できるほど成熟にはまだ遠く、道のりはまだ長いです。
実際、エンコーダの使用は、今日のステッピング モーターの発展トレンドです。また、閉ループ制御を実現したい場合は、コントローラーが対応する調整 (加速または減速) を行えるように、ステッピングモーターの現在の回転ステータスをコントローラーに伝えるエンコーダーまたはセンサーが必要です。これが現在の技術状態です。
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