步進(jìn)電機(jī)加減速過(guò)程控制技術(shù)

正因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用,對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制的研究也越來(lái)越多，在啟動(dòng)或加速時(shí)如果步進(jìn)脈沖變化太快，轉(zhuǎn)子由于慣性而跟隨不上電信號(hào)的變化，產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步在停止或減速時(shí)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(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行升降速控制。文獻(xiàn)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)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(jī)向規(guī)定位置運(yùn)動(dòng)。

步進(jìn)電機(jī)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(shí)間上與脈沖同步。因而在轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)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(jìn)電機(jī)是借助它的同步力矩而啟動(dòng)的，為了不發(fā)生失步,啟動(dòng)頻率是不高的。運(yùn)行至行程結(jié)束時(shí)，也能立即發(fā)出可以實(shí)現(xiàn)停止功能的脈沖，并使電機(jī)停止運(yùn)行。特別是隨著功率的增加,轉(zhuǎn)子直徑增大，慣量增大，啟動(dòng)頻率和很高運(yùn)行頻率可能相差十倍之多。

步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率特性使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能直接達(dá)到運(yùn)行頻率，而要有一個(gè)啟動(dòng)過(guò)程，即從一個(gè)低的轉(zhuǎn)速逐漸升速到運(yùn)行轉(zhuǎn)速。停止時(shí)運(yùn)行頻率不能立即降為零，而要有一個(gè)高速逐漸降速到零的過(guò)程。

步進(jìn)電機(jī)為何一定要搭配驅(qū)動(dòng)器呢？       

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的功率放大器，它能接收控制器(PLC/單片機(jī)等)發(fā)送來(lái)的控制信號(hào)并控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度/步數(shù)。         

步進(jìn)電機(jī)很常見(jiàn)的控制信號(hào)是脈沖信號(hào)，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)有效脈沖就控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一步。具有細(xì)分功能的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器可以改變步進(jìn)電機(jī)的固有步距角，達(dá)到更大的控制精度、降低振動(dòng)及提高輸出轉(zhuǎn)矩;除了脈沖信號(hào)，具有總線通信功能的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器還能接收總線信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。      步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(hào)分別為：脈沖信號(hào)，方向信號(hào)，脫機(jī)信號(hào)。然后再對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分配，去控制功率放大器相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，然后使步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)要運(yùn)轉(zhuǎn)那么必須要輸入脈沖，如果沒(méi)有脈沖，步進(jìn)電機(jī)是不動(dòng)的，所以我們需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)給步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)繞組依次通電。      方向信號(hào)：要控制AB通電的相序，A-B順時(shí)針，B-A逆時(shí)針;      脫機(jī)信號(hào)：步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)，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(dòng)，需要收去撥動(dòng)轉(zhuǎn)子的時(shí)候，需要給脫機(jī)信號(hào)，使AB相繞組完全斷電，轉(zhuǎn)子處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

步進(jìn)電機(jī)

總所周知，步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能提升，既要依賴于步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)步，同時(shí)很好的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器也是重要因素，因此，一般步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究一般是同步進(jìn)行的。步進(jìn)電機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)中，那么步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器呢，它具體可以應(yīng)用于哪些行業(yè)呢？步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與控制方式有密切的關(guān)系，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)從其控制方式來(lái)看，可以分為以下三類：開(kāi)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用范圍：

1、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用于ATM機(jī)、噴繪機(jī)、刻字機(jī)、寫真機(jī)、噴涂設(shè)備、醫(yī)學(xué)儀器及設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)及海量存儲(chǔ)設(shè)備、精密儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域。特別適合要求運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)、高輸出扭矩的應(yīng)用場(chǎng)合。

2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在電腦繡花機(jī)等紡織機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，這類步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是保持轉(zhuǎn)矩不高，頻繁啟動(dòng)反應(yīng)速度快、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低、運(yùn)行平穩(wěn)、控制性能好、整機(jī)成本低。