步進電機加減速過程控制技術(shù)

正因為步進電機的廣泛應用,對步進電機的控制的研究也越來越多，在啟動或加速時如果步進脈沖變化太快，轉(zhuǎn)子由于慣性而跟隨不上電信號的變化，產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步在停止或減速時由于同樣原因則可能產(chǎn)生超步。為防止堵轉(zhuǎn)、失步和超步，提高工作頻率,要對步進電機進行升降速控制。文獻根據(jù)步進電機的數(shù)學模型,設(shè)計了步進電機的PID控制系統(tǒng),采用PID控制算法得到控制量,從而控制電機向規(guī)定位置運動。

步進電機的轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)。其角速度與脈沖頻率成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而在轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運行拍數(shù)一定的情況下，只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度。由于步進電機是借助它的同步力矩而啟動的，為了不發(fā)生失步,啟動頻率是不高的。運行至行程結(jié)束時，也能立即發(fā)出可以實現(xiàn)停止功能的脈沖，并使電機停止運行。特別是隨著功率的增加,轉(zhuǎn)子直徑增大，慣量增大，啟動頻率和很高運行頻率可能相差十倍之多。

步進電機的起動頻率特性使步進電機啟動時不能直接達到運行頻率，而要有一個啟動過程，即從一個低的轉(zhuǎn)速逐漸升速到運行轉(zhuǎn)速。停止時運行頻率不能立即降為零，而要有一個高速逐漸降速到零的過程。

步進電機為何一定要搭配驅(qū)動器呢？       

步進電機驅(qū)動器是驅(qū)動步進電機運行的功率放大器，它能接收控制器(PLC/單片機等)發(fā)送來的控制信號并控制步進電機轉(zhuǎn)過相應的角度/步數(shù)。         

步進電機很常見的控制信號是脈沖信號，步進驅(qū)動器接收到一個有效脈沖就控制步進電機運行一步。具有細分功能的步進驅(qū)動器可以改變步進電機的固有步距角，達到更大的控制精度、降低振動及提高輸出轉(zhuǎn)矩;除了脈沖信號，具有總線通信功能的步進驅(qū)動器還能接收總線信號控制步進電機進行相應的動作。      步進電機驅(qū)動器可分為兩部分一部分是環(huán)形分配器，另一部分是功率放大器。      環(huán)形分配器：要是接收3種信號分別為：脈沖信號，方向信號，脫機信號。然后再對脈沖信號進行分配，去控制功率放大器相應的晶體管導通，然后使步進電機的線圈得電。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH,電阻也要大一些為好。從這里我們可以看出，步進電機要運轉(zhuǎn)那么必須要輸入脈沖，如果沒有脈沖，步進電機是不動的，所以我們需要一個驅(qū)動器來給步進電機的各項繞組依次通電。      方向信號：要控制AB通電的相序，A-B順時針，B-A逆時針;      脫機信號：步進電機停止時，AB線圈有一相得電，得電的功能使轉(zhuǎn)子鎖住，使轉(zhuǎn)子不能動，需要收去撥動轉(zhuǎn)子的時候，需要給脫機信號，使AB相繞組完全斷電，轉(zhuǎn)子處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。

步進電機

總所周知，步進電機與步進電機驅(qū)動器構(gòu)成了步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能提升，既要依賴于步進電機的進步，同時很好的步進電機驅(qū)動器也是重要因素，因此，一般步進電機和步進電機驅(qū)動器的研究一般是同步進行的。步進電機現(xiàn)在已經(jīng)應用于各行各業(yè)中，那么步進電機驅(qū)動器呢，它具體可以應用于哪些行業(yè)呢？步進電機的運行性能與控制方式有密切的關(guān)系，步進電機控制系統(tǒng)從其控制方式來看，可以分為以下三類：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。    步進電機驅(qū)動器的應用范圍：

1、步進電機驅(qū)動器廣泛應用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴涂設(shè)備、醫(yī)學儀器及設(shè)備、計算機外設(shè)及海量存儲設(shè)備、精密儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動化、機器人等領(lǐng)域。特別適合要求運行平穩(wěn)、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。

2、步進電機驅(qū)動器在電腦繡花機等紡織機械設(shè)備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉(zhuǎn)矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉(zhuǎn)噪音低、運行平穩(wěn)、控制性能好、整機成本低。