第4章顺序控制与数值控制3ppt - 第一章计算机控制系统概述.ppt

第四章 顺序控制和数值控制之三 杨根科 上海交通大学自动化系 2007年3月 内容提要 概述 顺序控制器 开环数值控制器 步进电机的控制 小结 步进电机的控制 步进电机：利用电磁铁的作用原理将电脉冲信号转换为线位移或角位移的机电式数摸（D/A）转换器 ◆ 输入：脉冲 ◆ 输出：位移 ◆ 脉冲数：决定位移量 ◆ 脉冲频率：决定位移的速度 步进电机的控制（2） 步进电机的工作原理 步进电机的控制（3） ◆ 工作过程： — A相通电：A相磁极与0、2号齿对齐； — B相通电：由于磁力线作用，B相磁极与1、3号齿对齐； — C相通电：由于磁力线作用，C相磁极与0、2号齿对齐； — A相通电：由于磁力线作用，A相磁极与1、3号齿对齐； 步进电机的控制（4） ◆ 步进电机的“ 相”和“ 拍” — 相：绕组的个数 — 拍：绕组的通电状态，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 ◆ 步进电机的步距角：步进电机每拍步进的角度 θ＝360/(N Z) (齿距角=360/Z) — N：步进电机的拍数 — Z：转子的齿数。 步进电机的控制（5） 步进电机的工作方式 ◆ 单三拍方式 — 正向旋转，通电顺序为 A→B→C→A — 反向旋转，通电顺序为 A→C→B→A 步进电机的控制（6） ◆ 双三拍方式 — 正向旋转，通电顺序为 AB→BC→CA→AB — 反向旋转，通电顺序为 AB→AC→CB→AB 步进电机的控制（7） ◆ 三相六拍方式 — 正向旋转，通电顺序为 A→AB→B→BC→C→CA→A — 反向旋转，通电顺序为 A→AC→C→CB→B→BA→A 步进电机的控制（8） 步进电机常规控制系统 步进电机微机控制系统 步进电机的控制（9） 微机的运动控制功能 ◆ 改变输出脉冲数，控制步进电机的走步数? ◆ 改变各相绕组的通电顺序，控制步进电机的转向，正转、反转 ◆ 改变输出脉冲的频率，控制步进电机的转速 步进电机的控制（10） 利用微机实现对步进电机的控制必须解决的问题： ◆ 脉冲序列的形成 ★ 利用软件形成脉冲序列 步进电机的控制（11） ★ 利用定时器形成脉冲序列 步进电机的控制（12） ★ 延时或定时时间的确定 设 Ti 为相邻两个进给脉冲之间的时间间隔，Vi 为进给一步后的末速度，a 为进给一步的加速度，则有： 步进电机的控制（13） ◆ 步进电机的旋转方向控制 ★ 用单片机的一位输出口控制步进电机的一相绕组，例如，可以用P1.0、P1.1、P1.2分别控制A、B、C三相绕组 ★ 根据步进电机的类型和控制方式找出相应的控制模型 ★ 按照控制方式规定的顺序向步进电机发送脉冲序列，即可控制步进电机的旋转方向 步进电机的控制（14） ★ 三种不同工作方式下的控制模型 — 单相三拍方式 — 双相三拍方式 步进电机的控制（15） — 三相六拍方式 步进电机的控制（16） 步进电机控制程序的设计 ◆ 判断旋转方向 ◆ 按顺序传送控制脉冲 ◆ 判断所要求的控制步数是否传送完毕 步进电机的控制（17） 步进电机的变速控制 ◆ 一个静止的步进电机不可能一下子稳定到较高的工作频率，必须在启动的瞬间采取加速的措施；反之，从高速运行到停止也应该有减速的措施 ◆ 变速控制程序：在启动时以低于响应频率的速度运行，然后慢慢加速，加速到一定速率后以此速率恒速运行；当快要到达终点时，又使其慢慢减速，在低于响应频率的速率下运行，直到走完规定的步数后停机 步进电机的控制（18） ◆ 变速控制的方法 — 改变控制方式 — 均匀地改变脉冲时间间隔 — 改变定时器时间常数 步进电机的控制实例（19） 步进电机的控制实例（20） 步进电机的控制实例（21） 步进电机的控制实例（22） 步进电机的控制实例（23） 步进电机的控制实例（24） 步进电机的控制实例（25） 步进电机的控制实例（26） 步进电机的控制实例（27） 步进电机的控制实例（28） 步进电