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步进电机闭环控制系统

步进电机闭环控制系统
步进电机闭环控制系统

步进电机闭环控制系统

几种典型的步进电机闭环控制系统

哈尔滨工业大学

【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点,给出了几种典型的闭环控制系统,并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。【叙词】步进电机闭环系统/高精度定位

l概述

步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一,是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移,是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展,步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中,是高科技发展的一个重要环节。

2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1-

步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下,步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制,控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点,使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

c.闭环控制下,效率一转矩曲线提高。

d.采用闭环控制,可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。

e.利用闭环控制,步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。

f.闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价,可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出:

式中n-步进电动机转换拍数(N>n)

g.应用闭环驱动,效率可增到7.8倍,输出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。

闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此,在可靠性要求很高的位置控制系统中,闭环控制的步进电动机将获得广泛应用。3编码器形式的步进电动机阕环控制系统步进电机的闭环控制最早是采用编码器的形式,图1是其原理示意图。初始状态,系统受一相或几相激磁而静止。开始工作后,先把目标位置送入减法计数器;然后,“起动”脉冲信号加到

控制单元上,控制单元在“起动”脉冲的作用下,立即把步进命令送入相序发生器,使激磁变化一次,后续的脉冲则由编码器装置产生。编码器每产生一个脉冲,就对法计数器减1,因而,减法计数器记录的是实际的转子位置。当减法计数器的计数减至零时,发出一个停止信号到控制单元,禁止以后的步进命令,系统停止工作。

对于低分辨率的步进电动机,通常使用一个开了槽的圆盘和光电传感器作为反馈编码器的组合件,如图2所示,槽口的数目等于电机每转所走的步数。

对于高分辨率的步进电劭机,则需采用高分辨率的增量编码器,如旋转变压器增量编码器,感应同步器增量编码器等。

由于反馈编码器价格昂贵,而且为了把编码器安放到步进电动机的轴上,要求系统具有更大的体积,这二大缺陷限制了编码器形式的步进电动机闭环控制系统的应用。

4波形检测形式的步进电动机闭环控制系统波形检测形式的步进电机闭环控制系统的原理是通过对步进电动机相电流或绕组反电势(或绕组反电势所引起的电流)的检测,间接得到转子位置信息,反馈到控制单元产生控制脉冲,控制步进电动机运动。

图3是其原理图。波形检测器是由简单的电子线路构成,价格便宜,如果需要,可直接安装在控制器逻辑线路中,步进电动机不需附加的机械连接。

4.1利用电流检测的步进电动机闭环控制系统

用电流检测的步进电机闭环控制是基于某些反应式步进电动机的相电流在一定速率范围内出现正的或负的极值这一概念进行的。对系统加初始起动脉冲,电机起动,当相电流出现极值的瞬间,波峰检测线路瞬时产生一个脉冲或者定时信号,反馈给控制单元,作为后续脉冲,实现了步进电动机的闭环控制。值得注意的是,电机导通相电流和截止相电流均可能出现若干个波峰,应在哪一种状态下进行检测,可根据电机的实际运行确定。如图4所示,电流检测可通过在电流回路中插入一个已知阻值的小电阻,测量电流通过时的电压实现。波峰检测线路一般均采用模拟

微分法,波峰用di/dt经过零值表示。检测原理图如图5所示。

4.2利用反电势检测的步进电动机闭环控制系统

永磁步进电动机利用反电势检测的闭环控制系统具有其优越性。一台永磁步进电动机从实质上讲,就是一台交流两相同步电动机,可用图6所示的模墅描述。

相绕组的电压方程可表示成:

式中L——回路电感

R——回路电阻

Ii——相电流

θ——转子角位移

N——转子齿数

K——转矩常数

Ei——加在第i相上的电压

在电压方程里,-KsinNθ.θ和KcosNθ.θ是由于电机旋转时在绕组中产生的反电势。转子位置信号体现在反电势的相位上(sinNθ和

cosNθ)。转子的速度可由反电势的幅值得出或根据反电势的频率计算。因此,从反电势中,可

得到足够的控制电机性能的信步进电动机的闭环控制系统号。

由于步进电动机绕组中的反电势反映了转子的角位置和角速度,因此,构成反馈的关键是重新得到反电势波形,以便对其进行检测,产生后续脉冲。重现反电势波形的方法有两种:a.辅助线圈法

辅助线圈法的原理如图7所示,这个图示出的仅是1相的回路,检测线圈对绕在定子极上,检测线圈内产生的电压可写成:

变压器的初级线圈与定子绕组相串联,次级线圈的感应电压可写成:

设计咒值和Mi值使其满足关系式nL=M1,

则电压V1可写成:

这意味着1相中的反电势可在两个相连线圈的两端重现。2相中的反电势可同样以V2

=nKco sNθ.θ形式检测。

b.逻辑仿真法

逻辑仿真法是通过一个运算放大器线路重现绕组中的反电势,利用式(1)可以得到反电势的表达式:

图8所示的线路可仿真式(9)右边的3项,其输出即为反电势Vim=KsinNθ·θ。

利用辅助线圈法和逻辑仿真法得到反电势Uim后,就可对反电势波形进行检测。反电势波

形是一正弦波,利用过零比较器,对其正向过零点进行检测,产生脉冲,反馈到控制单元,作为后续脉冲,就可形成闭环控制。

这种反电势检测形式的闭环控制,在低速运行时是很难的,因此,在实际运行时,需要开、闭环结合使用。

4.3利用反电势电流检测的步进电动机闭环控制系统

检测由绕组反电势所引起的电流,从而进行闭环控制,是一种线路比较简单的闭环

控制方法。设I为电机一相绕组中的实际电流,Is为堵转时绕组中的电流,Id为二者的差值,它是仅存在反电势时,绕组中的电流,一般称作反电势电流。

在仅考虑绕组外加励磁电压(矩形波)的基波成分是,Id可以写成

式中ω——转角角速度(ω=θ)

闭环控制所需的反应脉冲可通过Id波形过零检测实现.电流差值信号Id则利用图9所示电路产生

无论是采取编码器形式,还是采取波形检测形式,要构成闭环检测,形成后续脉冲.但是,要构成闭环系统,单单能形成后续脉冲还是不过的,还必须能正确地悬着转换角,即选择形成检测脉冲的位置。

5转换角的选择

通常转换角小时所产生的稳态转速较高,而且不同运行频率下,能够产生最大(或最小)稳态转矩的转换角是不一样的。

设第K相的稳定平衡位置为靠不稳定平衡位置为阪,励磁位置为θK,则转换角α=θKon -θK,重叠角β=θkoff一θk+lon。β值一定时,即β=β时,能够产生极值平均转矩的转换角α,可表示成:

当α、β均不定时,能够产生极值表示成:

一台步进电动机的典型运动过程,包括加速、稳速、减速三个运动区段。这些运动状态的实现,就是通过转换转角的改变来完成的,从式(15)和式(16),可看出,只要通过速度反馈,适时改变转换角,就能达到整个运动过程的转矩最优控制,提高带载能力,另外,很值得说明的一点是,运动过程的转矩最优控制与运动过程的时间最

优控制是一致的。

闭环系统中,改变转换角的方法有脉冲注入法和时间延迟法2种。

所谓脉冲注入法,就是在电机需要加速或减速时,在芷常的脉冲链中加入附加脉冲,使电机的换相顺序发生改变,从而达到改变转换角的目的。

所谓时间延迟法是在反馈器与控制单元之间加入一个时间延迟装置,使反馈器发出换相信号

与实际换相之间产生一定的时间间隔。

在有些情况下,为了使控制系统简单化,常常选择一个固定不变的转换角。这个转换角的选择取决于电机一负载参数和要求走过的距离。如果目标位置离初始位置没有几步,或者负载惯量很大,则系统不可能加速到高速。这时主要考虑低速时得到的转矩应大,则系统不可能加速到高速。这时主要考虑低速时得到的转矩应大,因此,可选择大转换角。负载位移大时,则情况相反,因为达到最高速度所花的时间比这个最高速度

工作所花的时间少,因此,应选择小转换角,低速时的转矩降低,初始加速度小,但这可由比较高的稳态工作速度加以补偿。

6步进电动机的高精度定位系统设想

经常作为伺服元件应用于数字控制系统的步进电动机,定位精度是一项基本的要求。对于一些特殊的高精度系统,如精密分度,精密加工或精密测试系统,普通步进电动机的分辨率及精度都显得不够。要达到秒级的定位精度。必须采用精度高的测角元件(感应同步器)作位置传感器构成闭环系统,而且驱动电源也必须采用细分的形式。图10是这种高精度定位系统的原理框图。

将指令所要求完成的角度作为预置角置入函数变压器,使其原端抽头处于预置位置,感应同步器作为检测元件将角度信号αD送到函数变压器,则函数变压器的输出为:

式中R-镇定电阻

X-对应匝数为Ⅳf函数变压器总匝数的感抗

P-电动机转子齿数

当所检测的角度信号与预置角不等时,误差信号E不为零,输入控制电路推动执行机构,直至误差为零,完成角度的精密修正。函数变压器预置角的改变,亦抽头位置的改变是通过电子开关控制实现的。

高精度定位系统采用感应同步器作为角度检测元件,目前,感应同步器的测角精度可达到峰峰优于“1”的程度。

要完成高精度定位系统的研制还需锯决的一个关键是细分驱动电路。细分驱动电路有很多形式,如正弦波采样驱动方式、阶梯波驱动穷式、采用脉冲移相电路的模拟电源驱动方式等。

步进电机闭环控制系统方案

几种典型的步进电机闭环控制系统 工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点,给出了几种典型的闭环控制系统,并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。 【叙词】步进电机闭环系统/高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一,是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移,是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展,步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中,是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下,步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制,控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点,使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。 但是,步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点,即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面,开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的,其定位精度比较低。因此,在精度和稳定性标准要求比较高的系统中,就必须果用闭环控制系统。 步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换,可大大改进步进电动机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中,或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时,扩大工作速度围,或可在给定速度下提高跟踪和定位精度,或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电动机的闭环控制性能与开环控制性能相比,具有如下优点: a.随着输出转矩的增加,二者的速度均以非线性形式下降,但是,闭环控制提高了矩频特性。 b.闭环控制下,输出功率/转矩曲线得以提高,原因是,闭环下,电机励磁转换是以转子位置信息为基础的,电流值决定于电机负载,因此,即使在低速度围,电流也能够充分转换成转矩。 c.闭环控制下,效率一转矩曲线提高。 d.采用闭环控制,可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制,步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f.闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价,可借助比较Ⅳ步通过某个路径间隔的时间得出: 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g.应用闭环驱动,效率可增到7.8倍,输出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此,在可靠性要求很高的位置控

闭环步进电机与伺服电机对比

伺服电机是被现在的工程师们所推崇和津津乐道的,提到运动控制不谈伺服电机几乎不可想象,工程师们痴迷于伺服电机的闭环控制,沉醉于高响应和高速性及高精度的优点,真正地“三高”。但是,正所谓尺有所短,寸有所长,伺服电机也有它不可避免的如下缺陷: 1. 无法静止:由于采用闭环控制,伺服电机本身结构和电机的特性决定,伺服电机在停止时无法绝对静止,在负载扰动小或者伺服电机的参数调试良好的情况下,伺服电机始终在正负1个脉冲之间波动(可以通过观察伺服驱动器上关于编码器位置的数值,它一直在正负1之间波动)。在图像处理场合这就是一个影响精度的因素。 2. 过冲:在由高速转为低速或者静止时,不可避免地要过冲一段距离,然后在纠正回来。当控制器发一个脉冲给伺服电机时,伺服电机往往不是走一个脉冲,而是走3个脉冲,然后在回退2个脉冲。这对那些需要一个脉冲一个脉冲运动的场合,绝对不允许过冲的场合时致命的。 3. 调试复杂:伺服驱动器内动辄上百个参数,使用说明书几百页,着实让新手发怵;更换一个品牌的伺服电机,也会让老手着实头痛。这也为售后服务和维修带来了大量的工作。 4. 低速蠕动:在低速时伺服电机的运行会出现蠕动或者称之为爬行。 而闭环步进电机就完美地解决了以上问题。 由于闭环步进电机不是简单的给步进电机配一个编码器了事,而是按照伺服电机系统的工作原理进行设计和开发。它采用32位的DSP做为主处理器,以保证整个系统的高响应和高速,可以做到每隔25微秒就可以调整一次电机的电流,标配10000个脉冲/圈的编码器,而且是金属码盘的编码器,既保证了精度,也保证了对环境、温度和振动的高适应性、稳定性和可靠性,甚至优于采用玻璃码盘编码器的伺服电机。 首先,闭环步进电机由于是电机的本体是步进电机,在静止时是绝对静止不动的。

PLC控制步进电机的实例(图与程序)

PLC控制步进电机的实例(图与程序) ·采用绝对位置控制指令(DRVA),大致阐述FX1S控制步进电机的方法。由于水平有限,本实例采用非专业述语论述,请勿引用。 ·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲,是低成本控制伺服与步进电机的较好选择! ·PLS+,PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子,DIR+,DIR-为步进驱动器的方向信号端子。 ·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置,原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零,也就确定了原点的位置。 ·实例动作方式:X0闭合动作到A点停止,X1闭合动作到B点停止,接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。 ·程序如下图:(此程序只为说明用,实用需改善。) ·说明: ·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能) ·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数,正转时增加,反转时减少。当正转动作到A点时,D8140的值是3000。此时闭合X1,机械反转动作到B点,也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。 ·当机械从A点向B点动作过程中,X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200,此时再闭合X0,机械正转动作到A点停止。 ·当机械停在A点时,再闭合X0,因为机械已经在距离原点3000的位置上,故而机械没有动作!

·把程序中的绝对位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI): ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0,则机械正转3000个脉冲停止,也就是停在了原点。D8140的值为0 ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1,则机械反转3000个脉冲停止,也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出),D8140的值为-6000。 ·一般两相步进电机驱动器端子示意图: ·FREE+,FREE-:脱机信号,步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能,也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能,转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。 ·V+,GND:为驱动器直流电源端子,也有交流供电类型。 ·A+,A-,B+,B-分别接步进电机的两相线圈。

闭环步进电机

STEBRO-S convex CONVEX是韩国最大的伺服生产商。主要客户为三星、LG等韩国具代表性的企业。 CONVEX专注为客户提供高精度、高性价比的解决方案。 在韩国液晶、半导体设备上,其产品得到了广泛应用。 1、闭环步进系统特点: *闭环系统 STEBRO-S是闭环控制系统。安装在电机后面的编码器实时反馈电机转子位置,必要时进行位置补偿,是没有失步现象的伺服系统。 *无需增益调整 普通伺服系统为提高性能,必须进行增益调整。增益调整非常耗时,且跟据负载的不同,还可能会出现各种问题。 STEBRO-S充分利用了步进电机的特点,是无需增益调整的伺服系统。特别是普通伺服系统为之困扰的低刚性负载(例如:同步齿形带等),STEBRO-S是最佳选择。

*由负载情况决定的电流控制 STEBRO-S可以跟据负载情况调整电流,使发热量少,且可以提高效率。 *高速响应(高速定位) STEBRO-S对定位指令具有非常强的跟随性,因此定位时间非常短。在频繁启停的应用中,可显著缩短定位时间。 普通的伺服系统会在定位指令与定位响应之间产生延迟,因此,定位结束指令与定位完成之间需要一定时间,从而增加了整定时间,使定位时间变长。

*平稳、高定位精度 STEBRO-S采用高精度编码器,分辨率为10000ppr。 与以往的步进驱动不同,STEBRO-S采用32位DSP芯片做矢量控制及滤波功能,可以在低速下实现无抖动平稳旋转。 *无抖动 STEBRO-S采用步进电机特性,因此,电机停止时会完全静止,无普通伺服的微振动现象。在使用CCD 等高速检测设备中,STEBRO-S停止时不会产生振动,可充分发挥其性能。

三相双三拍步进电机控制系统设计要点

摘要 进步电机是几点数字控制系统中常用的控制元件之一。由于其精度高,体积小,控制方便灵活,因此在智能仪表和位置中得到广泛的应用。 步进电机是机电控制中一种常见的执行机构。步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良,使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中,我们很容易发现步进电机的踪迹,尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。他易于实现与计算机或其他数字元件接口,适用于数字控制系统。

1 课程设计任务和要求 课程设计任务 设计一个三相步进电机控制系统,设计一个计算机步进电机程序控制系统,可以对步进电机的转速、转向以及位置进行控制。通过设计,掌握步进电机的工作原理、掌握步进电机控制系统的设计原理、设计步骤,进一步提高综合运用知识的能力。 要求完成的主要任务: (1)设计接口电路和驱动电路,对步进电机进行控制。 (2)选择控制算法,编写控制程序,实现三相步进电机在双三拍工作方式下先正转90度,然后再反转60度,要求其速度可调,转向可控。 (3)写出设计说明书。 课程任务要求 (1)查阅资料,确定设计方案 (2)选择器件,设计硬件电路,并画出原理图和PCB图 (3)画出流程图,编写控制程序 (4)撰写课程设计说明书 2 步进电机的概述 2.1 步进电机的特点 1)一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。 2)步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 3)步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。 4)步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的

步进电机的控制程序

mega16的,16和32管脚兼容,只不过flash大小不一样,不过中断向量号也不一样,你看下自己改改。时钟频率:内部RC 1M 芯片:ULN2003 键值:0 小角度快正转。1 小角度快倒。2 大角度快转。3 大角度快倒。4 小角度正慢转。5 小角度倒慢转。6 大角度正慢转。7 大角度倒慢转。********************************************************************/ #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar a=0,b=0; uchar KEY_num=0xe1; unsigned int m=9000; const uchar f1[]={0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09,0x01,0x03}; //正转时序3.75度 const uchar f2[]={0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09,0x08,0x0c}; //倒转时序3.75度 const uchar f3[]={0x01,0x02,0x04,0x08}; //正转时序7.5度 const uchar f4[]={0x01,0x08,0x04,0x02}; //倒转时序7.5度 void delay(int k) //延时 { int i; for(i=0;i

步进电机闭环控制系统

步进电机闭环控制系统

几种典型的步进电机闭环控制系统 哈尔滨工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点,给出了几种典型的闭环控制系统,并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。【叙词】步进电机闭环系统/高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一,是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移,是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展,步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中,是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下,步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制,控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点,使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

c.闭环控制下,效率一转矩曲线提高。 d.采用闭环控制,可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制,步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f.闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价,可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出: 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g.应用闭环驱动,效率可增到7.8倍,输出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此,在可靠性要求很高的位置控制系统中,闭环控制的步进电动机将获得广泛应用。3编码器形式的步进电动机阕环控制系统步进电机的闭环控制最早是采用编码器的形式,图1是其原理示意图。初始状态,系统受一相或几相激磁而静止。开始工作后,先把目标位置送入减法计数器;然后,“起动”脉冲信号加到

步进电机全闭环控制

半导体器件应用网 https://www.wendangku.net/doc/2f16906052.html,/news/194498.html 步进电机全闭环控制 【大比特导读】步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定,在低端行业 应用广泛,步进电机运动控制实现全闭环,是工控行业的一大难题。 步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定,在低端行业应用广泛,步进电机运动控 制实现全闭环,是工控行业的一大难题。 主要问题有两个,原点的不确定性和失步,目前,采用高速光电开关作为步进系统的原点,这个误差在毫米级,所以在精确控制领域,是不能接受的。另外,为了提高运行精度, 步进系统的驱动采用多细分,有的大于16,假如用在往复运动过程中,误差大的惊人。已 经不能适应加工领域。 为此,提出步进电机全闭环控制系统,以适应目前运动控制领域的需求。 1、硬件连接 硬件连接加装编码器,根据细分要求,采用不同等级的解析度编码器进行实时反馈。 2、原点控制 根据编码器的Z信号,识别、计算坐标原点,同数控系统相同,精度可以达到2/编码器解 析度×4。 3、失步控制 根据编码器的反馈数据,实时调整输出脉冲,根据失步调整程度,采取相应办法。 下图是电路原理 4、电路原理描述

半导体器件应用网 电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率,电源3.3V,利用2596 开关电源,将24V转为3.3V,方便实用。输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算,及时修正输出脉冲量和频率。 5、应用描述 本电路有两种模式,返回原点模式和运行模式。当原点使能开关置位时,进入原点模式,反之,进入运行模式。 在原点模式,以同步于输入脉冲的频率输出脉冲,当碰到原点开关后,降低输出脉冲频率,根据编码器的Z信号,识别、计算坐标原点。返回原点完成后,输出信号。此信号及其数据在不断电的情况下,永远保持。 在运行模式,以同步于输入脉冲的频率输出脉冲,同时计算反馈数据,假如出现误差,及时修正。另外,大惯量运行时,加减速设置不合理的情况下,可能会及时反向修正。 6、技术指标 (1)输入输出相应频率:≤1M; (2)脉冲同步时间误差:≤10ms;(主要延误在反向修正,不考虑反向修正,≤10us) (3)重定位电气精度:≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (4)重定位原点电气精度≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (5)适应PNP,NPN接口 (6)适应伺服脉冲控制 (7)适应各种编码其接口 步进电机运动控制一旦解决上述问题,增加数百元成本的情况下可以实现全闭环控制,毫不逊色于伺服系统。特别是其价格低廉、控制简单、寿命长久的特点在某些场合,可能优于伺服系统。

步进电机全闭环控制系统实现技巧

步进电机全闭环控制系统实现技巧 步进电机因体积精巧、价格低廉、运行稳定等优点在各大行业中得到广泛应用。虽然步进电机已被广泛地应用,但是步进电机运动控制实现全闭环控制仍是工控行业的一大难题。 问题主要体现是原点的不确定性和失步现象。目前,采用高速光电开关作为步进系统的原点,这个误差在毫米级,所以在精确控制领域,是不能接受的。另外,为了提高运行精度,步进电机系统的驱动采用多细分,有的大于16,假如用在往复运动过程中,误差大的惊人。已经不能适应加工领域。 为此,提出步进电机全闭环控制系统,以适应目前运动控制领域的需求。 1、硬件连接 硬件连接加装编码器,根据细分要求,采用不同等级的解析度编码器进行实时反馈。 2、原点控制 根据编码器的Z信号,识别、计算坐标原点,同数控系统相同,精度可以达到2/编码器解析度×4。 3、失步控制

根据编码器的反馈数据,实时调整输出脉冲,根据失步调整程度,采取相应办法。 4、电路原理描述 电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率,电源3.3V,利用2596开关电源,将24V转为3.3V,方便实用。输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算,及时修正输出脉冲量和频率。 5、应用描述 本电路有两种模式,返回原点模式和运行模式。当原点使能开关置位时,进入原点模式,反之,进入运行模式。 在原点模式,以同步于输入脉冲的频率输出脉冲,当碰到原点开关后,降低输出脉冲频率,根据编码器的Z信号,识别、计算坐标原点。返回原点完成后,输出信号。此信号及其数据在不断电的情况下,永远保持。 在运行模式,以同步于输入脉冲的频率输出脉冲,同时计算反馈数据,假如出现误差,及时修正。另外,大惯量运行时,加减速设置不合理的情况下,可能会及时反向修正。 6、技术指标 (1)输入输出相应频率:≤1M; (2)脉冲同步时间误差:≤10ms;(主要延误在反向修正,不考虑反向修正,≤10us) (3)重定位电气精度:≥2/编码器解析度×4/马达解析度×

步进电机控制方法

第四节 步进电机的控制与驱动 步进电机的控制与驱动流程如图4-11所示。主要包括脉冲信号发生器、环形脉冲分配器和功率驱动电路三大部分。 步进脉冲 方向电平 图4-11 步进电机的控制驱动流程 二、步进电机的脉冲分配 环形分配器是步进电机驱动系统中的一个重要组成部分,环形分配器通常分为硬环分和软环分两种。硬环分由数字逻辑电路构成,一般放在驱动器的内部,硬环分的优点是分配脉冲速度快,不占用CPU的时间,缺点是不易实现变拍驱动,增加的硬件电路降低了驱动器的可靠性;软环分由控制系统用软件编程来实现,易于实现变拍驱动,节省了硬件电路,提高了系统的可靠性。 1.采用硬环分时的脉冲分配 采用硬环分时,步进电机的通电节拍由硬件电路来决定,编制软件时可以不考虑。控制器与硬环分电路的连接只需两根信号线:一根方向线,一根脉冲线(或者一根正转脉冲线,一根反转脉冲线)。假定控制器为AT89S52单片机,晶振频率为12MHz,如图4-18:P1.0输出方向信号,P1.1输出脉冲信号。 则控制电机走步的程序如下: (1)电机正转100步 MOV 0FH,#100D ;准备走100步 CONT1: SETB P1.0 ;正转时P1.0=1 CLR P1.1 ;发步进脉冲的下降沿(设驱动器对于脉冲的下降沿有效) NOP ;延时(延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通) NOP ;延时(根据驱动器的需要,调整延时) SETB P1.1 ;发步进脉冲的上升沿 MOV 0EH,#4EH ;两脉冲之间延时20000μs(决定电机的转速) MOV 0DH,#20H ;20000的HEX码为4E20 CALL DELAY ;调用延时子程序 DJNZ 0FH,CONT1 ;循环次数减1后,若不为0则继续,循环100次 RET (2)电机反转100步 MOV 0FH,#100D ;准备走100步 CONT2: CLR P1.0 ;反转时P1.0=0 CLR P1.1 ;发步进脉冲的下降沿(设驱动器对于脉冲的下降沿有效) NOP ;延时(延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通) NOP ;延时(根据驱动器的需要,调整延时) SETB P1.1 ;发步进脉冲的上升沿

闭环步进伺服电机驱动器参数安装图

SS57 闭环步进驱动器功能使用说明 一、产品简介 1.1概述 SS57闭环步进伺服电机驱动器是一能机电全新推出的SS混合伺服系列产品,采用行业最新的Cotex-M4ARM核处理器,主频高达80MHz,使得驱动器对外部响应频率最高可达500KHz,用以适配57闭环步进电机,从而使电机具有高精度,快响应,不失步,停止时绝对静止等优良特性,是当前业内同类产品中特性表现极其优异的一款产品。 1.2闭环步进伺服电机驱动器特点 ◆全新Cotex-M4ARM核技术32位处理器◆主频高达80MHZ ◆电机最高空载运行速度达4000转◆电机响应频率最高达500KHZ以上 ◆输出电流最高达7A◆细分高达25600 ◆输入电压最高75VDC◆双脉冲及脉冲加方向模式切换 ◆报警复位功能◆脉冲,方向,使能兼容5-24V输入 ◆丰富的报警及运行显示讯号◆失步报警输出功能 1.3功能示意图 二、电气、机械和环境指标 2.1闭环步进伺服电机驱动器电气指标 说明项目 SS57 最小值典型值最大值单位

输入电压244875 VDC 驱动电流1-7.0A 输入脉冲频率1-2M Hz 输入脉冲宽度250-5E+8ns 方向信号宽度62.5--μs 输入信号电压 3.6524VDC 输出信号电压--100mA 输出信号电流--30vdc 2.2闭环步进伺服电机驱动器使用环境及参数 冷却方式自然冷却或强制风冷 环境及参数 场合尽量避免粉尘、油雾及腐蚀性气体环境温度-20℃—+40℃ 最高工作温度80℃ 湿度40—90%RH9(不能结露和有水珠)震动 5.9m/s2Max 保存温度-20℃—+50℃ 重量约210克 2.3闭环步进伺服电机驱动器机械安装图 单位:毫米(mm) 图1.安装尺寸图 三、SS57闭环步进驱动器接口和接线介绍 3.1SS57闭环步进驱动器接口与接线示意图

步进电机控制及其汇编程序

综合实践报告之第二次大作业 题目:步进电机控制设计 说明:在工业电气自动化工程中,步进电机是一种常用的控制设备,它以脉冲信号控制电机的转速,在数控机床、仪器仪表、计算机外围设备以及其它自动设备中有广泛的应用。 步进电机是指一步步走的电动机,所谓“步”指转动角度,每步都会使电机转过一个固定的角度。步进电机有不同的种类,但其控制方法均相同,均以脉冲信号进行驱动,很适合使用单片机来进行控制。 本次大作业要求设计一个步进电机的控制部分。 已知: 采用2相制5线步进电机,其结构如下图所示,线圈中心抽头X1与X2连接在一起; B 相X1A 相 2相步进电机 步进电机采用1相激磁法,即在每一个瞬间只有一个线圈导通,其它线圈休息; 单片机与步进电机之间可采用ULN2003类的驱动IC ; 要求: 查找资料,设计出步进电机的硬件连接电路图; 给出控制软件流程图; 用汇编语言写出控制软件的代码。 提示:本作业对电机的转动方向不做要求,在实际应用中,改变线圈激磁的顺序可以改变步进电机的转动方向,每送一次激磁信号后应经过一小段时间延时,让步进电机有足够的时间建立激励磁场及转动。可以使用单片机的~端口输出控制信号,经驱动IC 传至步进电机。

电路图设计说明 此控制电路选用AT89S51型单片机作为驱动时序的输出控制器,其输出作为两相四线步进电机的时序信号,经过驱动芯片ULN2003放大后输入到两相四线步进电机的输入端口;单片机作为控制指令的输入按键K1-K3的输入端口,K1为电机正转按键,K2为电机正转按键,K3为电机停止按键,这三个按键均为高电平输入有效,按一下K1电机正转,按一下K2电机反转转,按一下K3电机停止。其硬件电路如图一: 控制程序流程图

步进电机闭环控制系统

几种典型的步进电机闭环控制系统 哈尔滨工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点,给出了几种典型的闭环控制系统,并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。 【叙词】步进电机闭环系统/高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一,是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移,是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展,步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中,是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下,步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制,控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点,使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。 但是,步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点,即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面,开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的,其定位精度比较低。因此,在精度和稳定性标准要求比较高的系统中,就必须果用闭环控制系统。 步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换,可大大改进步进电动机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中,或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时,扩大工作速度范围,或可在给定速度下提高跟踪和定位精度,或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电动机的闭环控制性能与开环控制性能相比,具有如下优点: a.随着输出转矩的增加,二者的速度均以非线性形式下降,但是,闭环控制提高了矩频特性。 b.闭环控制下,输出功率/转矩曲线得以提高,原因是,闭环下,电机励磁转换是以转子位置信息为基础的,电流值决定于电机负载,因此,即使在低速度范围内,电流也能够充分转换成转矩。 c.闭环控制下,效率一转矩曲线提高。 d.采用闭环控制,可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制,步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f.闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价,可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出: 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g.应用闭环驱动,效率可增到7.8倍,输出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此,在可靠性要求很高的位置控

基于MCU和DSP的步进电机控制技术(精)

基于MCU和DSP的步进电机控制技术 步进电机已经渗透入我们生活的方方面面,本文介绍了一些重要的步进电机相关技术,为开发人员基本了解步进电机的工作原理提供了足够的信息,同时也介绍了用微控制器或数字信号处理器控制步进电机 的方法。 步进电机也叫步进器,它利用电磁学原理,将电能转换为机械能,人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等的日益流行,步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中,只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置,步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸,但不论形状和尺寸如何,它们都可以归为两类:可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本文重点讨论更为简单也更常用的永磁步进电机。 步进电机的构造 如图1所示,步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下,一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管,而在电机中,绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。如果线圈中电流的流向如图1所示,并且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部,那么电流在绕两个齿槽按逆时针流向流动。根据安培定律和右手准则,这样的电流会产生一个北极向上的磁场。

现在假设我们构造一个定子上缠绕有两个绕组的电机,内置一个能够绕中心任意转动的永久磁铁,这个可旋转部分叫做转子。图2给出了一种简单的电机,叫做双相双极电机,因为其定子上有两个绕组,而且其转子有两个磁极。如果我们按图2a所示方向给绕组1输送电流,而绕组2中没有电流流过,那么电机转子的南极就会自然地按图中所示,指向定子磁场的北极。 再假设我们切断绕组1中的电流,而按图2b所示方向给绕组2输送电流,那么定子的磁场就会指向左侧,而转子也会随之旋转,与定子磁场方向保持一致。

基于PLC的步进电机控制

2014 ~ 2015 学年第 1 学期 《电气控制及PLC 》课程设计报告 题目:步进电机的PLC控制设计 专业:自动化 班级: 11自动化(1)班 姓名:李勇李亚李新明荆欢 贾伟黄龙飞皇甫趁心 指导教师:江春红 电气工程学院 2014年10月31日

1、任务书

摘要 步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为制执行元件,是电气自动化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如,在仪器仪表,机床设备以及计算机的外围设备中(如打印机和绘图仪等),凡需要对转角进行精确控制的情况下,使用步进电机最为理想。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。软件PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调节等功能,通过一个多任务控制内核,提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统的及网络的开放式结构。用PLC控制步进电机的定位、转向、调速、细分有很大的优势与前景。此次设计是利用PLC 的控制方法,上位机的监控功能,在试验室进行模拟实现的。试验结果达到了预期的功能。 关键词:软PLC;步进电机;上位机;定位;转向;调速;细分

目录 1引言 0 2.方案论证与对比 0 2.1 方案一 0 2.2 方案二 0 2.3 方案对比与选择 (1) 3、系统设计 (1) 3.1 PLC内部原理 (1) 3.2 二相混合式步进电机工作原理 (3) 3.3 驱动器原理 (4) 3.4硬件与软件设计 (4) 4、组态的设计 (6) 4.1 I/O 口的定义 (6) 4.2 构造数据库 (6) 4.3 建立动画连接 (7) 5、系统功能调试与性能分析 (7) 5.1系统调试中的问题及解决方案 (7) 5.1.1软件调试 (7) 5.1.2、正反转未响应 (8) 5.1.3、定位的误差 (8) 5.1.4、组态设计中的问题 (8) 5.1.5、其它 (8) 6、详细仪器清单 (8) 7、总结与致谢 (8) 参考文献 (10) 附录一梯形图 (11) 附录二源程序 (13)

带编码器步进电机和伺服电机之比较

带编码器步进电机和伺服电机之比较 带编码器的步进电机只是提高了一些性能,高精度定位方面是提高了,力矩方面没有得到提升,基本可以忽略,而且照样会丢步。 伺服电机是必须有编码器的,如果一个伺服电机没有编码器,这个电机不可能是伺服电机。 在高精度控制方面,伺服电机才能真正精确定位,步进的是不行的。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为"步距角",它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 伺服电机与步进电机的性能比较 步进电机作为一种开环控制的系统,和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(SANYO DENKI)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

步进电机的控制电路和程序

步进电机的控制电路和程序 先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作:分别有流水灯,数码管显示,液晶显示,按键开关,蜂鸣器奏乐,继电器控制,IIC总线,SPI总线,PS/2实验,AD模数转换,光耦实验,串口通信,红外线遥控,无线遥控,温度传感,步进电机控制等等。 上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台,本期实验我们用到了综合系统主机、步进电机,综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。 步进电机分类与结构 现在比较常用的步进电机分为三种:反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)。本章节以反应式步进电机为例,介绍其基本原理与应用方法。反应式步进电机可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。常用小型步进电机的实物如图1 所示。 图1步进电机实物图 图 2 步进电机内部图 步进电机现场应用驱动电路 综合系统使用的是小型步进电机,对电压和电流 要求不是很高,为了说明应用原理,故采用最简单 的驱动电路,目的在于验证步进电机的使用,在正 式工业控制中还需在此基础上改进。一般的驱动电 路可以用图3的形式。 图3 一般驱动电路 在实际应用中一般驱动路数不止一路,用上图的分立电路体积大,很多 场合用现成的集成电路作为多路驱动。常用的小型步进电机驱动电路可以用 ULN2003或ULN2803。本书配套实验板上用的是ULN2003。ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成,具有同时驱动7组负载的能力,为单片双极型大功率高速集成电路。ULN2003内部结构及等效电路图如图4:

步进电机闭环系统与开环系统的区别

现如今步进电机设备被广泛运用在生活的各个领域,对人们的生活带来了很多的便利。步进电机的主要优点之一是适于开环控制。 但是,步进电机的开环控制无法避免步进电机本身所固有的缺点,即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面,开环控制的步进电机系统的精度要高于分级是很困难的,其定位精度相对较低。因此,在精度和稳定性要求比较高的系统中,就必须果用闭环控制系统。 步进电机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与 转子位置相适应的相位转换,可大大改进步进电机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中,或可在具有给定精度下跟踪和反馈时,扩大工作速度范围,或可在给定速度下提高跟踪和定位精度,或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电机的闭环控制性能与开环控制性能相比,具有如下优点: a.随着输出转矩的增加,二者的速度均以非线性形式下降,但是,闭环控制改善了矩频特性。

b.闭环控制下,输出功率/转矩曲线得以改善,原因是,闭环下,电机励磁转换是以转子位置信息为基础的,电流值决定于电机负载,因此,即使在低速度范围内,电流也能够充分转换成转矩。 c.闭环控制下,效率/转矩曲线得以改善。 d.采用闭环控制,可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制,步进电机可自动地、有效地被加速和减速。 f.闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价,可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出:n-步进电机转换拍数(N>n)。 g.应用闭环驱动,效率、功率和速度同时得到提高。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进 电机。步进电机闭环驱动具有步进电机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此,在可靠性要求很高的位置控制系统中,闭环控制的步进电机将获得广泛应用。

完整的单片机控制步进电机程序

#include "reg52.h" #include "INTRINS.H" #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char void check_addr(void); /*地址核对*/ uchar code slave_addr[4]={00, 01, 02, 255}; /*从机地址*/ uchar idata T0low, T0high,common_count,input_order,cmd_in_permit,interval; uchar sent_ok,speed_change,start_up,start_end,address_true,i; uint y1; uint code add[100]={60006,62771,63693,64154,64430,64614,64746,64845,64922,64983,65033,65075,651 11,65141,65167,65190,65211,65229,65245,65260,65273,65285,65296,65306,65315,65323,65331 ,65339,65345,65352,65358,65363,65368,65373,65378,65382,65387,65390,65394,65398,65401,6 5404,65407,65410,65413,65416,65418,65421,65423,65425,65428,65430,65432,65434,65435,654 37,65439,65441,65442,65444,65445,65447,65448,65450,65451,65452,65453,65455,65456,65457 ,65458,65459,65460,65461,65462,65463,65464,65465,65466,65467,65468,65469,65469,65470,6 5471,65472,65472,65473,65474,65475,65475,65476,65477,65477,65478,65478,65479,65480,654 80,65481}; sbit P2_0=P2^0; /*作输入步进电机的脉冲信号发送口*/ sbit P2_2=P2^2; /*作输入步进电机的旋转方向信号发送口*/ sbit P1_0=P1^0; /*作串口输出信号的使能口, P1_0=0时接通串口,输出信号*/ sbit WD=P1^7; /*看门狗*/ main() { P2_0=0; P2_2=0; /*步进电机的旋转方向待试验后确定*/ P1_0=1; /*开机时需要关断,串口发送功能,需要时再接通*/ WD=1; /*看门狗先为1,电平翻转为喂狗*/ i=0; common_count=0; cmd_in_permit=0; input_order=0; interval=0; address_true=1; speed_change=0; start_up=0;

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