I.Introduction
Dans les domaines de l'automatisation industrielle et du contrôle de précision, les systèmes d'asservissement et les systèmes pas à pas sont tous deux des systèmes de contrôle courants, chacun avec ses propres principes de fonctionnement et scénarios d'application. Cet article vise à explorer en profondeur les différences entre les systèmes servo et les systèmes pas à pas, en les comparant et en les analysant sous plusieurs perspectives afin que les lecteurs puissent mieux comprendre les distinctions entre les deux.
II. Présentation des systèmes d'asservissement
Un système d'asservissement (servomécanisme), également appelé système de suivi-, est un système de contrôle automatique capable de contrôler avec précision la position, la vitesse et l'accélération. Il se compose d'un servomoteur, d'un encodeur, d'un contrôleur et d'un dispositif de rétroaction. En surveillant et en ajustant l'état de fonctionnement du système en temps réel, il permet d'obtenir un contrôle précis sur l'objet cible. Les systèmes servo se caractérisent par une haute précision, une réponse rapide, une excellente stabilité et une grande flexibilité, et sont largement utilisés dans des domaines tels que la robotique, les machines-outils CNC et les équipements d'impression.
III. Présentation des systèmes pas à pas
Un système de contrôle pas à pas est un système de contrôle électronique couramment utilisé qui permet d'obtenir un contrôle de position précis en régulant les angles de pas d'un moteur. Les moteurs pas à pas tournent selon des angles de pas prédéterminés, permettant un positionnement et un contrôle de mouvement de haute-précision. En raison de leurs capacités de contrôle de position précises, les systèmes pas à pas sont largement utilisés dans des applications telles que le contrôle de position dans les équipements mécaniques et le contrôle de positionnement dans les appareils électroniques.
IV. Différences entre les systèmes servo et les systèmes pas à pas
Précision du contrôle
Les systèmes d'asservissement peuvent obtenir un contrôle de position extrêmement précis, atteignant généralement une précision micrométrique-. Cela est principalement dû au contrôle de haute-précision des servomoteurs et au retour précis des encodeurs. En revanche, les moteurs pas à pas ont généralement des angles de pas plus grands ; par exemple, les moteurs pas à pas hybrides biphasés ont généralement des angles de pas de 3,6 degrés ou 1,8 degrés, tandis que les moteurs pas à pas hybrides à cinq phases ont généralement des angles de pas de 0,72 degrés ou 0,36 degrés. Bien que la précision des moteurs pas à pas puisse être améliorée grâce à des méthodes telles que les pilotes micropas, ils restent insuffisants par rapport aux systèmes d'asservissement.
Caractéristiques des basses-fréquences
Les moteurs pas à pas sont sujets à des vibrations à basse-fréquence lors d'un fonctionnement à basse-vitesse, un phénomène inhérent à leur principe de fonctionnement. Pour surmonter ces vibrations à basse fréquence-, des mesures telles que des techniques d'amortissement ou une technologie de micropas dans le pilote sont généralement nécessaires. En revanche, les servomoteurs AC fonctionnent de manière très fluide et ne présentent aucune vibration, même à basse vitesse. De plus, les systèmes d'asservissement AC disposent de capacités de suppression de résonance qui compensent les défauts de rigidité mécanique. Ils intègrent également une fonction d'analyse de fréquence (FFT) qui détecte les points de résonance mécanique, facilitant ainsi le réglage du système.
Couple-Caractéristiques de fréquence
Le couple de sortie d'un moteur pas à pas diminue à mesure que la vitesse augmente et chute fortement à des vitesses plus élevées ; par conséquent, sa vitesse de fonctionnement maximale se situe généralement entre 300 et 600 tr/min. En revanche, les servomoteurs AC fournissent un couple de sortie constant ; c'est-à-dire qu'ils peuvent fournir un couple nominal dans leur plage de vitesse nominale (généralement 2 000 ou 3 000 tr/min) et fournir une puissance de sortie constante au-dessus de la vitesse nominale. Cela permet au système d'asservissement de maintenir des performances de contrôle stables même pendant un fonctionnement à grande vitesse-.
Capacité de surcharge
Les moteurs pas à pas manquent généralement de capacité de surcharge. Lors de la sélection d'un moteur, un modèle à couple-plus élevé est souvent choisi pour surmonter le couple d'inertie lors du démarrage ; cependant, étant donné que la machine ne nécessite pas un couple aussi élevé pendant un fonctionnement normal, cela entraîne une perte de couple. En revanche, les servomoteurs AC possèdent une forte capacité de surcharge. En prenant le système servo Panasonic AC comme exemple, son couple maximum est trois fois le couple nominal, qui peut être utilisé pour surmonter le couple d'inertie généré par les charges d'inertie lors du démarrage.
Performance opérationnelle
Les moteurs pas à pas utilisent un contrôle en boucle ouverte-. Des fréquences de démarrage trop élevées ou des charges excessives peuvent facilement entraîner des pas manqués ou un calage, tandis que des vitesses excessivement élevées lors de l'arrêt peuvent entraîner des dépassements. Par conséquent, pour garantir la précision du contrôle, une bonne gestion de l’accélération et de la décélération est essentielle. En revanche, les systèmes d'asservissement utilisent un contrôle en boucle fermée-, utilisant des dispositifs de rétroaction tels que des encodeurs pour surveiller l'état de fonctionnement du système en temps réel, effectuant des ajustements et des optimisations pour garantir la stabilité du système et la précision du contrôle.
Scénarios d'application
En raison de leur haute précision, de leur réponse rapide et de leur excellente stabilité, les systèmes d'asservissement sont largement utilisés dans les applications nécessitant un positionnement et un contrôle de mouvement de haute-précision, telles que la robotique, les machines-outils CNC et les équipements d'impression. Les systèmes pas à pas, quant à eux, sont largement utilisés dans des domaines tels que le contrôle de position dans les équipements mécaniques et le contrôle de positionnement dans les appareils électroniques en raison de leurs capacités de contrôle de position précises et de leur moindre coût.
V.Conclusion
En résumé, bien que les systèmes d'asservissement et les systèmes pas à pas soient similaires dans leurs méthodes de contrôle (trains d'impulsions et signaux de direction), il existe des différences significatives dans leurs performances et leurs scénarios d'application. Les systèmes d'asservissement, avec leur haute précision, leur réponse rapide et leur excellente stabilité, offrent des avantages évidents dans les applications nécessitant un positionnement et un contrôle de mouvement de haute-précision ; Les systèmes pas à pas, en revanche, sont largement utilisés dans des applications spécifiques en raison de leurs capacités de contrôle de position précises et de leur moindre coût. Dans les applications pratiques, le système de contrôle approprié doit être sélectionné en fonction d'exigences et de scénarios spécifiques.