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詳解步進電機加減速控制精密定位的原理

2014-04-15 10:57 來源:電子信息網 作者:云際

步進電機的加減速,在日常操作中會被經常用到,所謂加減速方法是在步進電機剛起步時,逐漸升高脈沖頻率,減速時的脈沖頻率則需要逐漸減低。步進電機只能夠由數字信號控制運行的,當脈沖提供給步進驅動器時,在過于短的時間里,控制系統發出的脈沖數太多,也就是脈沖頻率過高,將導致步進電機堵轉。要解決這個問題,必須采用加減速的辦法。

那么步進電機的轉速度是由什么因素決定的呢?通常步進電機的轉速是根據輸入的脈沖信號變化來改變的。從理論上講,給驅動器一個脈沖,步進電機就旋轉一個步距角(細分時為一個細分步距角)。實際上,如果脈沖信號變化太快,步進電機由于內部的反向電動勢的阻尼作用,轉子與定子之間的磁反應將跟隨不上電信號的變化,將導致堵轉和丟步。步進電機驅動執行機構從一個位置向另一個位置移動時,要經歷升速、恒速和減速過程。當步進電機的運行頻率低于其本身起動頻率時,可以用運行頻率直接起動并以此頻率運行,需要停止時,可從運行頻率直接降到零速。所以步進電機在高速啟動時,需要采用脈沖頻率升速的方法,在停止時也要有降速過程,以保證實現步進電機精密定位控制。

在該領域中,步進電機的升降控制方法歸結起來有兩種:意識直線升降頻,其二是指數曲線升降頻。指數曲線法具有較強的跟蹤能力,但當速度變化較大時平衡性差;直線法平穩性好,適用于速度變化較大的快速定位方式。加速過程,是由基礎頻率(低于步進電機的直接起動最高頻率)與跳變頻率(逐漸加快的頻率)組成加速曲線(降速過程反之)。跳變頻率是指步進電機在基礎頻率上逐漸提高的頻率,此頻率不能太大,否則會產生堵轉和丟步。加減速曲線一般為指數曲線或經過修調的指數曲線,當然也可采用直線或正弦曲線等。使用單片機或者PLC,都能夠實現加減速控制。對于不同負載、不同轉速,需要選擇合適的基礎頻率與跳變頻率,才能夠達到最佳控制效果。

步進電機 加減速

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