计算机控制技术第4章计算机数字程序控制技术.ppt

步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯负载在启动瞬间的惯力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 4、过载能力不同 4.3.2 交流伺服电动机与步进电动机的比较 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。 5、运行性能不同 4.3.2 交流伺服电动机与步进电动机的比较 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，交流伺服系统在许多能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 6、速度响应性能不同 4.3.2 交流伺服电动机与步进电动机的比较 * * THANK YOU VERY MUCH ！ * * * * 输入：脉冲 输出：角位移 脉冲数：决定位移量 脉冲频率：决定位移的速度 4.2 步进电动机控制技术 永磁式电机 反应式电机 混合式电机 永磁式电机：一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度。 反应式电机：一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。 混合式电机：分为两相和五相步进电机两种，两相步进角一般为1.8度，而五相步进角一般为0.72度。 4.2 步进电动机控制技术 4.2.1 步进电动机的工作原理 定子由硅钢片叠成的，每相有一对磁极，每个磁极的内表面都分布着多个小齿。 3对磁极，3个绕组，三相 4对磁极，4相绕组，四相 5对磁极，5相绕组，五相 4.2 步进电动机控制技术 4.2.1 步进电动机的工作原理 转子是由软磁材料制成的，外表面也均匀分布着小齿，这些小齿与定子磁极上的小齿的齿距相同，形状相似 。 (a) 三相单三拍 1) 三相绕组联接方式：Y 型 2) 三相绕组中的通电顺序为： A 相 ? B 相 ? C 相 A 相 ? C 相 ? B 相 步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。 3) 通电顺序也可以为： 4.2.1 步进电动机的工作原理 4) 工作过程 A 相通电，A 方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸引转子，由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、定子的齿对齐停止转动。 A 相通电使转子1、3齿和 AA 对齐 C A B B C A 3 4 1 2 C A B B C A 3 4 1 2 B相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐，相对A相通电位置转30? 1 C 3 4 2 C A B B A C相通电再转30? 4.2.1 步进电动机的工作原理 这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。 4.2.1 步进电动机的工作原理 三相绕组的通电顺序为： A?AB?B?BC?C?CA?A 共六拍 (c) 三相单双六拍 三相绕组的通电顺序为： AB ? BC ? CA ? AB 共三拍 (b) 三相双三拍 a) 步进电机的“相”和“拍” “相”——绕组的个数； “拍”——绕组的通电状态。 如：三拍表示一个周期共有3种通电状态，六拍表示一个周期有6种通电状态，每个周期步进电机转动一个齿距。 b) 步进电机的齿距角和步距角 N：步进电机的拍数； Z：转子的齿数。 齿距角 步距角 4.2.1 步进电动机的工作原理 以书中图4-11为例： 定子按A-B-C-A相轮流通电，则磁场沿A、B、C方向转动360o角，转子沿ABC方向转动了一个齿距的位置。齿数为4，齿距角为90o，即1个齿距转动了90o。 Z=4，且采用三拍方式，则 步距角θ= θZ /N =3