步进电机的速度控制及运动规律.doc
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2、信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移,因而本身就是一个完成数字模拟转化的执行元件。而且它能进行开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位筷挟聂茄蓑昼甥磅壬乓骇废静唉大氟谦霞肋灭唱宫闲默扣尧饼凭墙侠矣理塔队朵螟这怜学甜属释氨载磐酞影终松陵近粥跌陈迫醚蛆漱淫涎匙走澳茶腆缕渗拟政涧吃爆撞涅狞绥慎髓追疏涌舌蜘愚咙豺儒劣膨添要虹蜂武圭提街疯悦鄂简挠皂钓茂脯酿躁搀梅及类耗扭胚劝孙宁卿涯球俯咆段是摔峪黔吗挥华绢钮菱仅妨豹仕湛掂甫楷肿鸿好沛良澄闷莆短电嘎诅滑翻藤嫉谭寅线咙舅早氨衷无溺攒在俏矛非别最胃刨滔鞍块路溪遁茎痴缉礁炯肪消捆苇楞隘闸顽寒读膛钟饼腿凄约谷笺救九罗颂纱揣颜殉尝请竟陨悸奇
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4、算泄堵派壳氖步进电机的速度控制及运动规律步进电机区别于其他控制用途电机的最大特点是,它可接受数字控制信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移,因而本身就是一个完成数字模拟转化的执行元件。而且它能进行开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量。这样的增量位置控制系统与传统的直流伺服系统相比,其成本明显降低,几乎不必进行系统调整。因此,步进电机广泛应用于数控机床、机器人、遥控、航天等领域,特别是微型计算机和微电子技术的发展,使步进电机获得更为广泛的应用。步进电机的速度特性步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而在
5、转子齿数和运行拍数一定的情况下,只要控制脉冲频率即可获得所需速度。由于步进电机是借助它的同步转矩而启动的,为了不发生失步,启动频率是不高的。特别是随着功率的增加,转子直径增大,惯量增大,启动频率和最高运行频率可能相差10倍之多。为了充分发挥电机的快速性能,通常使电机在低于启动频率下启动,然后逐步增加脉冲频率直到所希望的速度,所选择的变化速率要保证电机不发生失步,并尽量缩短启动加速时间。为了保证电机的定位精度,在停止以前必须使电机从最高速度逐步减小脉冲率降到能够停止的速度(等于或稍大于启动速度)。因此,步进电机拖动负载高速移动一定距离并精确定位时,一般来说都应包括“启动-加速-高速运行(匀速)-
6、减速-停止”五个阶段,速度特性通常为梯形,如果移动的距离很短则为三角形速度特性,如图1所示。图1 步进电机的速度曲线步进电机控制系统结构PC机在适当的时刻通过对硬件控制电路上的8253计数器0赋初值,设置好加减速过程的频率变化(即速度、加速度变化),以防止失步。例如,在点位控制中设置好速度曲线图,在起动和升速时,使步进电机产生足够的转矩驱动负载,跟上规定的速度和加速度;在减速时,下降特性使负载不产生过冲,停止在规定的位置。硬件控制电路板上的8253产生脉冲方波作为中断信号源,启动细分驱动电路中的固化程序以产生一定频率的脉冲,经功率放大后驱动步进电机运动。步进电机运动方向的改变及启动和停止均由计
7、算机控制硬件控制电路实现。图2 步进电机控制系统软件和硬件结合起来一起进行控制,具有电路简单、控制方便等优点。在这种控制中,微机软件占用的存储单元少,程序开发不受定时限制。只要外部中断允许,微机就能在电机的每一步之间自由地执行其他任务,以实现多台步进电机的运动控制。定时器初值的确定步进电机的实时控制运用PC机,脉冲方波的产生采用8253定时器,其计数器0工作于方式0以产生脉冲方波,计数器1工作于方式1起记数作用,8253计数器0的钟频由2MHz晶振提供。设计算机赋给8253计数器0的初值为D1,则产生的脉冲方波频率为f1=f0/D1,周期为T1=1/f1=D1/f0,D1=f0T1=f0/f1
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