步进电机加减速过程控制技术
正因为步进电机的广泛应用,对步进电机的控制的研究也越来越多,在启动或加速时如果步进脉冲变化太快,转子由于惯性而跟随不上电信号的变化,产生堵转或失步在停止或减速时由于同样原因则可能产生超步。为防止堵转、失步和超步,提高工作频率,要对步进电机进行升降速控制。
步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下,只要控制脉冲频率即可获得所需速度。由于步进电机是借助它的同步力矩而启动的,为了不发生失步,启动频率是不高的。特别是随着功率的增加,转子直径增大,惯量增大,启动频率和很高运行频率可能相差十倍之多。
步进电机的起动频率特性使步进电机启动时不能直接达到运行频率,而要有一个启动过程,即从一个低的转速逐渐升速到运行转速。停止时运行频率不能立即降为零,而要有一个高速逐渐降速到零的过程。
步进电机的控制技术
国内外的科技工作者对步进电机的速度控制技术进行了大量的研究,建立了多种加减速控制数学模型,如指数模型、线性模型等,并在此基础上设计开发了多种控制电路,改善了步进电机的运动特性,推广了步进电机的应用范围指数加减速考虑了步进电机固有的矩频特性,既能保证步进电机在运动中不失步,又充分发挥了电机的固有特性,缩短了升降速时间,但因电机负载的变化,很难实现而线性加减速仅考虑电机在负载能力范围的角速度与脉冲成正比这一关系,不因电源电压、负载环境的波动而变化的特性,这种升速方法的加速度是恒定的,其缺点是未充分考虑步进电机输出力矩随速度变化的特性,步进电机在高速时会发生失步。
步进电机简介
步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机,它根据输入的脉冲信号,每改变一次励磁状态就前进一定的角度,励磁状态不变时则保持—定位置静止。由此,步进电机可以将输入的脉冲信号转化为对应的角位移进行输出。通过控制输入脉冲的数量可以准确确定输出的角位移以实现定位的功能;而通过控制输入脉冲的频率可以准确控制输出的角速度而达调速的目的。因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。
步进电机转矩的选择
步进电机的保持转矩类似于传统电机的“功率”。当然,也有本质区别。步进电机的物理结构与交直流电机完全不同,电机的输出功率是可变的。通常,根据需要的扭矩(即被驱动物体的扭矩)来选择哪种类型的电机。例如扭矩为0.6NM以下,选择28、35、42(电机的本体直径或方形度,单位:mm;如果扭矩大于0.6nm,选择57电机比较合适。如果扭矩为几牛米以上,选用86、110等规格的步进电机。