在运动控制领域，步进电机系统扮演着基石的角色。我们将深入探讨开环与闭环系统之间的差异，并了解步进电机领域的*新进展。随着技术的进步，步进电机系统在速度、安静程度和节能性方面都有了显著的提升。
从早期的电压驱动和全步进阶段，步进电机系统已经经历了漫长的发展历程。先是PWM驱动和微步进技术，接着是数字信号处理器（DSP）和反共振算法的应用。如今，新兴的闭环步进技术确保步进电机在未来几年内继续作为运动控制领域的基石。
皖南电机作为行业内的佼佼者，其闭环集成步进电机的内部结构展示了先进的制造工艺和设计理念。无论是线性运动还是旋转运动，选择*合适的电机和驱动系统，首要考虑的因素是扭矩和效率。这适用于各种应用，如自动装配系统、材料处理机器、3D打印机、笛卡尔定位器、蠕动泵等，其中步进电机是首选技术方案。
步进系统的*新发展是利用低成本、高分辨率的反馈设备和先进的DSP技术，将步进运动形成一个闭环环路。这种控制方式能显著提升闭环步进性能，使其超越开环系统。正如我们看到的，这样的闭环系统在集成电机设计上得以实现，包括反馈设备、驱动器和控制器板、电源、通信和I/O电子设备，以及电机侧面和背面的系统连接器。
开环与闭环步进系统对比
首先，让我们探讨高性能闭环步进系统在扭矩和效率方面与传统开环步进系统的对比。闭环步进系统在扭矩和效率方面均优于开环系统，如实验室测试结果所示。对比两个系统的加速度（扭矩）、效率（功耗）、位置误差（精度）、发热量和噪音水平。仅考虑扭矩和加速度之间的关系。扭矩-速度曲线显示闭环步进系统的峰值和连续扭矩范围明显优于开环步进系统的可用扭矩范围。
皖南电机价格表 显示，虽然成本略有增加，但闭环系统的性能提升和长期效益远超成本。为了在实验室中测试扭矩性能的这种差异，同样大小的开环和闭环步进电机系统获得相同的惯性负载。编程命令两个系统执行相同的移动配置文件，除了加速率和*高速度在每个系统中缓慢增加，直到它们产生定位错误。
对于需要高响应的应用（例如索引、边缘导向定位和拾取和放置系统），闭环系统提供了明显的性能优势。
开环与闭环效率对比
为了测量开环与闭环系统的相对效率，假设我们使用相同尺寸的相同两个电机重复相同的测试。这次我们将闭环和开环电机并排运行，具有相同的惯性负载，但是运行编程使得运动曲线保持恒定且相等，这样两个系统都能执行相同的工作量。从价值图中可以看出，开环步进系统的平均功耗为43.8瓦，而闭环系统的平均功耗仅为三分之一，平均为14.2瓦。
这种StepSERVO闭环系统和开环系统的功耗比较显示了StepSERVO的更高效率。为了解决电机发热问题，开环系统通常比闭环对应系统运行更热，这也是为什么闭环系统在机器设计中被优先考虑的原因。
噪音测试比较
关于开环步进系统的另一个常见抱怨是，它们会产生相当多的可听噪声。在某些环境中，例如实验室、医院和办公室，这种噪音可能给机器设计者带来真正的问题。闭环步进系统为电动机提供足够的电流来控制负载，从而产生更少的可听噪声。
此处显示的是可听噪声，与开环系统和StepSERVO闭环系统的速度相对应。闭环系统比开环选项安静得多，速度从0到20转/秒。该速度范围与*常使用步进电机系统的应用的实际速度范围一致，这意味着如果切换到闭环系统，绝大多数步进电机应用可受益于降低的电机噪声。
更好的精度可以消除位置误差
开环步进电机系统因其在没有反馈机构或闭环控制系统的情况下精确定位负载的能力而受到重视，但前提是开环系统具有足够的扭矩余量，使得在正常操作期间不会发生位置误差。为了提高精度，并且为了更稳健的系统设计，关闭来自高分辨率编码器的反馈的伺服位置环允许闭环系统自动补偿扭矩需求的增加，否则会导致开环系统中的位置误差。
升级现有的步进系统
在集成步进电机系统中的组件中，当从开环到闭环时，电动机、功率放大器和通信成本通常不会增加。控制电子设备可能需要更多的中央处理能力或存储器来伺服控制电动机，但这些通常不会对列表价格产生影响。开环和闭环步进系统之间的成本差异主要在于增加了高分辨率反馈设备，但制造方面的改进使这些设备越来越便宜。因此，闭环步进系统保持了开环步进系统相对于其他类型定位系统（例如传统伺服系统）的成本优势，但几乎在所有方面都大大提高了性能。
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