I. Įvadas
Pramoninės automatikos ir tikslaus valdymo srityse servo sistemos ir žingsninės sistemos yra įprastos valdymo sistemos, kurių kiekviena turi savo unikalius veikimo principus ir taikymo scenarijus. Šiuo straipsniu siekiama nuodugniai ištirti servo sistemų ir žingsninių sistemų skirtumus, lyginant ir analizuojant juos iš kelių perspektyvų, kad skaitytojai galėtų geriau suprasti skirtumus tarp šių dviejų.
II. Servo sistemų apžvalga
Servo sistema (servomechanizmas), taip pat žinoma kaip sekimo{0}}sistema, yra automatinė valdymo sistema, galinti tiksliai valdyti padėtį, greitį ir pagreitį. Jį sudaro servovariklis, kodavimo įrenginys, valdiklis ir grįžtamojo ryšio įtaisas. Stebėdama ir reguliuodama sistemos veikimo būseną realiu laiku, ji pasiekia tikslią tikslinio objekto kontrolę. Servo sistemoms būdingas didelis tikslumas, greitas atsakas, puikus stabilumas ir didelis lankstumas, jos yra plačiai naudojamos tokiose srityse kaip robotika, CNC staklės ir spausdinimo įranga.
III. Stepper sistemų apžvalga
Žingsninio valdymo sistema yra dažniausiai naudojama elektroninė valdymo sistema, kuri užtikrina tikslų padėties valdymą reguliuojant variklio žingsnio kampus. Žingsniniai varikliai sukasi iš anksto nustatytais žingsnio kampais, todėl galima tiksliai nustatyti padėtį ir valdyti judesius. Dėl tikslių padėties valdymo galimybių žingsninės sistemos yra plačiai naudojamos tokiose srityse kaip padėties valdymas mechaninėje įrangoje ir padėties valdymas elektroniniuose įrenginiuose.
IV. Skirtumai tarp servo sistemų ir žingsninių sistemų
Valdymo tikslumas
Servo sistemos gali pasiekti itin tikslų padėties valdymą, paprastai pasiekiant mikrometro{0}}lygio tikslumą. Taip yra visų pirma dėl didelio-tikslumo servo variklių valdymo ir tikslių kodavimo įrenginių atsiliepimų. Priešingai, žingsniniai varikliai paprastai turi didesnius žingsnių kampus; pavyzdžiui, dviejų-fazių hibridinių žingsninių variklių žingsnio kampai paprastai yra 3,6 laipsnio arba 1,8 laipsnio, o penkių-fazių hibridinių žingsninių variklių žingsnio kampai paprastai yra 0,72 laipsnio arba 0,36 laipsnio. Nors žingsninių variklių tikslumą galima pagerinti naudojant tokius metodus kaip mikropakopų tvarkyklės, jie vis tiek yra mažesni, palyginti su servo sistemomis.
Žemo-dažnio charakteristikos
Žingsniniai varikliai yra linkę į žemo-dažnio vibraciją veikiant mažu-greičiu, o tai būdinga jų veikimo principui. Norint įveikti šią žemo-dažnio vibraciją, paprastai reikalingos priemonės, pvz., slopinimo technika arba mikropakopų technologija. Priešingai, kintamosios srovės servo varikliai veikia labai sklandžiai ir nekelia vibracijos net esant mažam greičiui. Be to, kintamosios srovės servo sistemos turi rezonanso slopinimo galimybes, kurios kompensuoja mechaninio standumo trūkumus. Juose taip pat yra dažnio analizės funkcija (FFT), kuri aptinka mechaninio rezonanso taškus ir palengvina sistemos derinimą.
Sukimo momento{0}}dažnio charakteristikos
Žingsninio variklio išėjimo sukimo momentas mažėja didėjant greičiui ir smarkiai sumažėja esant didesniam greičiui; todėl didžiausias jo veikimo greitis paprastai yra nuo 300 iki 600 aps./min. Priešingai, kintamosios srovės servo varikliai užtikrina pastovų sukimo momentą; tai yra, jie gali tiekti vardinį sukimo momentą savo vardinio greičio diapazone (paprastai 2000 arba 3000 aps./min.) ir užtikrinti pastovią galią, viršijančią vardinį greitį. Tai leidžia servo sistemai išlaikyti stabilų valdymo našumą net ir esant dideliam -greičiui.
Perkrovos pajėgumas
Žingsniniams varikliams paprastai trūksta perkrovos. Renkantis variklį, dažnai pasirenkamas didesnio -sukimo momento modelis, siekiant įveikti inercinį sukimo momentą paleidžiant; tačiau kadangi įprasto veikimo metu mašina nereikalauja tokio didelio sukimo momento, tai lemia sukimo momento švaistymą. Priešingai, kintamosios srovės servo varikliai turi didelę perkrovos galią. Pavyzdžiui, „Panasonic“ kintamosios srovės servosistema, jos maksimalus sukimo momentas yra tris kartus didesnis už vardinį sukimo momentą, kurį galima naudoti norint įveikti inercinį sukimo momentą, kurį sukuria inercinės apkrovos paleidimo metu.
Operatyvinis našumas
Žingsniniai varikliai valdo atvirą{0}} kilpą. Per didelis paleidimo dažnis arba per didelė apkrova gali lengvai lemti žingsnių praleidimą arba užstrigimą, o esant per dideliam greičiui stabdymo metu gali atsirasti viršijimas. Todėl norint užtikrinti valdymo tikslumą, būtina tinkamai valdyti pagreitį ir lėtėjimą. Priešingai, servo sistemose naudojamas uždaros-kilpos valdymas, naudojant grįžtamojo ryšio įrenginius, pvz., koduotuvus, kad būtų galima stebėti sistemos veikimo būseną realiuoju laiku, atlikti koregavimus ir optimizavimą, kad būtų užtikrintas sistemos stabilumas ir valdymo tikslumas.
Taikymo scenarijai
Dėl didelio tikslumo, greito atsako ir puikaus stabilumo servosistemos plačiai naudojamos programose, kurioms reikalingas didelis{0}}padėties nustatymas ir judesio valdymas, pvz., robotikoje, CNC staklėse ir spausdinimo įrangoje. Kita vertus, žingsninės sistemos yra plačiai naudojamos tokiose srityse kaip padėties valdymas mechaninėje įrangoje ir padėties reguliavimas elektroniniuose įrenginiuose dėl tikslių padėties valdymo galimybių ir mažesnės kainos.
V. Išvada
Apibendrinant galima teigti, kad nors servo sistemos ir žingsninės sistemos yra panašios valdymo metodais (impulsų traukiniais ir krypties signalais), jų veikimas ir taikymo scenarijai labai skiriasi. Servo sistemos, pasižyminčios dideliu tikslumu, greitu atsaku ir puikiu stabilumu, suteikia aiškių pranašumų tais atvejais, kai reikia didelio-tikslumo padėties nustatymo ir judesio valdymo; Kita vertus, stepper sistemos yra plačiai naudojamos specifinėse srityse dėl tikslios padėties valdymo galimybių ir mažesnės kainos. Praktikoje atitinkama valdymo sistema turėtų būti parinkta atsižvelgiant į konkrečius reikalavimus ir scenarijus.