步进电机与直流减速编码电机的优缺点分析 第六届工程训练综合能力竞赛之智能物料搬运机器人的反思-----麦克纳姆轮小车的底盘电机选择--步进电机

近期刚参加完第六届的全国大学生工程训练综合能力竞赛,发现很多队伍 的麦克纳姆轮小车的底盘电机都选用的步进电机作为动力部分,感到很惊讶, 步进电机还能这么用?  进过一番思考 我觉得步进电机做麦克纳姆轮车的底盘也是有他的优势的,而且优势还很大!

优势 : 省钱  简单  劲大

第一个方面是控制简单,真的是控制简单!

    假如你需要控制一个电机以一定的转速旋转,你会怎么做?   如果是直流电机  肯定是PWM调速嘛。增量式速度PI了解一下?  也就是说我们需要为每一个直流电机配置一路编码器的通道(也就是占用一个定时器 作为编码器的解码硬件单元)(此处特指脉轮车,做过的同学应该知道,麦克纳姆轮小车对每一个电机的转速要求是很严格的,甚至对重心的要求都是很严格的)  我们为了驱动一个麦克纳姆轮小车需要配置四路的 编码器通道和4路的PWM波 并且为了控制速度 我们还需要一个定时中断。 我们一共需要六个定时器(4个编码器+4路PWM(一个定时器4个通道)+ 一个定时中断)

   当我们用步进电机时 会有什么结果呢?   我们需要生成步进电机驱动器所需要的信号,也就是4路PWM信号。这思路的PWM信号的频率是不一致的,所以我们肯定是需要四个定时器的,但是也仅此而已。我们只需要四个定时器。那么我们需要如何控制四个电机的速度呢?  我们需要调整不同的PWM的频率,简而言是就是调整对应定时器的PSC和ARR值!  我们只负责调整对应的频率,而速度闭环部分是我们不需要考虑的(你跟我说丢步?  我们是在控制速度啊,who care?丢了又怎样)

第二个方面是成本,步进电机是真的省钱! 

    一个步进电机的价格一般不会超过40元,加上驱动器50元以内基本解决。而一个好一点的带编码器的直流减速电机大约需要80元(平衡小车之家出品的)。这个价格还不包括电机驱动部分。还有最重要的一部分就是折旧,直流减速电机由于有减速箱 有碳刷我们需要经常更换(我们队基本一个月跑费一套电机)而步进电机则没有这个问题,在我看来步进电机是属于无刷电机的一个分支的,寿命应该会很长!

第三个方面是力矩   

从上面的参数表我们可以看到  步进电机的力矩可以达到 0.3N.m而 直流电机只有0.15n.m  步进电机的力矩更加的大!

而且步进电机还有一个优点就是可以进行刹车,步进电机有一个锁紧力矩的概念,当没有控制信号以后,步进电机处于锁紧状态!

对于我们参加比赛的而言,这是一点吸引我们选购步进电机的优点,但是步进电机的缺点也是有的

缺点: 步进电机 耗电量巨大!发热大,重量大!(以下三点我没法用数据来解释,欢迎大佬解释)

耗电量大这一点是我猜的,没有经过计算的。 具体原因留给专业人士解释吧,肯定费电,参数表里面的1.3A 应该是相电流,一相的电流有这么大! 这样算下来步进电机的效率确实是有一点低。(这里我没有计算,但是耗电肯定比相同输出功率的直流电机大)

另外一点就是发热大,这点是我的直观感受,我们这边的3D打印机电机工作时都有可能融化PLA材料。(还是解释不清、、、)

最后的总结: 步进电机真香!   如果给我机会重新选的话我肯定会选择步进电机,耗电?发热 ? 重?  这些都不是影响我们的主要因素,关键是简单啊! 程序简单(我现在再写一个步进电机的控制程序,后面会给大家分享,目前还有一点点算法方面的问题没解决),价格也很便宜啊!  一套电机几乎可以打完整个比赛。我们前前后后换下来4套电机??(RMB1500+) 

发布了35 篇原创文章 · 获赞 30 · 访问量 2万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_41534481/article/details/91128577
今日推荐