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步进电机加减速控制精密定位原理

信息来源:直线丝杆步进电机供应商科瑞通电子    添加时间:2017-12-03
步进电机只能够由数字信号控制运行的,当脉冲提供给步进电机驱动器时,在过于短的时间里,控制系统发出的脉冲数太多,也就是脉冲频率过高,将导致步进电机堵转。要解决这个问题,必须采用加减速的办法。就是说,在步进电机起步时,要给逐渐升高的脉冲频率,减速时的脉冲频率需要逐渐减低。这就是我们常说的“加减速”方法。

步进电机转速度,是根据输入的脉冲信号的变化来改变的。从理论上讲,给驱动器一个脉冲,步进电机就旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)。实际上,如果脉冲信号变化太快,步进电机由于内部的反向电动势的阻尼作用,转子与定子之间的磁反应将跟随不上电信号的变化,将导致堵转和丢步。

步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时,要经历升速、恒速和减速过程。当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时,可以用运行频率直接起动并以此频率运行,需要停止时,可从运行频率直接降到零速。

所以步进电机在高速启动时,需要采用脉冲频率升速的方法,在停止时也要有降速过程,以保证实现步进电机精密定位控制。加速和减速的原理是一样的。

步进电机常用的升降频控制方法有2种:直线升降频和指数曲线升降频。指数曲线法具有较强的跟踪能力,但当速度变化较大时平衡性差。直线法平稳性好,适用于速度变化较大的快速定位方式。

下面由专注微型步进电机及智能步进电机驱动器的工控方案专家科瑞通电机技术工程师就加速实例加以说明:

加速过程,是由基础频率(低于步进电机的直接起动最高频率)与跳变频率(逐渐加快的频率)组成加速曲线(降速过程反之)。跳变频率是指步进电机在基础频率上逐渐提高的频率,此频率不能太大,否则会产生堵转和丢步。

加减速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线,当然也可采用直线或正弦曲线等。使用单片机或者PLC,都能够实现加减速控制。对于不同负载、不同转速,需要选择合适的基础频率与跳变频率,才能够达到最佳控制效果。

指数曲线,在软件编程中,先算好时间常数存贮在计算机存贮器内,工作时指向选取。

通常,完成步进电机的加减速时间为300ms以上。科瑞通电机工程师还建议如果使用过于短的加减速时间,对绝大多数步进电机来说,就会难以实现步进电机的高速旋转。

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