第三章 执行元件选择与设计1.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3. 细分驱动 如果要求步进电动机有更小的步距角或者为减小电动机振动、噪声等原因，可以在每次输入脉冲切换时，不是将绕组电流全部通入或切除，而是只改变相应绕组中额定电流的一部分，则电动机转过的每步运动也只有步距角的一部分。 这里绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，额定电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的个数转过一个步距角。这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法被称为细分驱动。 细分驱动的特点是：在不改动电动机结构参数的情况下，能使步距角减小。细分之后的步距角叫做步进角，但细分后的步进角精度不高，功率放大驱动电路也相应复杂；能使步进电动机运行平稳、提高匀速性，并能减弱或消除振荡。 * * 步进电动机的微机控制（串行、并行控制示意） * 点-位控制的加减速过程 步进脉冲频率 * * 升速规律 1、线性升速：加速度恒定、转矩恒定 2、指数升速：加速度减小，接近步进电机输出转矩-速度规律 * 3、用离散办法来逼近理想的升降速曲线 为了减少每步计算装载值的时间，系统设计时就把各离散点的速度所需的装载值固化在系统的EPROM中，系统运行中用查表方法查出所需的装载值，从而大大减少占用CPU时间，提高系统响应速度。系统在执行升降速的控制过程中，对加减速的控制还需准备下列数据：①加减速的斜率；②升速过程的总步数；③恒速运行总步数；④减速运行的总步数。 对升降速过程的控制有多种方法，软件编程也十分灵活，技巧很多。此外，利用模拟／数字集成电路也可实现升降速控制，但是实现起来较复杂且不灵活。 * ①DIR（direction）为方向信号，在单脉冲控制时，它是来负责电机正转反转 ②CP(control pulse)、PLS(pulse)是脉冲信号，有时还会被称为PUL(pulse) ③关于这个CW和CCW呢一般是用于双脉冲的，CW（clockwise）是正传脉冲，CCW（counterclockwise）是反转脉冲。一般的驱动器可以单、双脉冲共有，所以一般都用DIR和PUL来注明。 ④EN(enable)和FREE为使能信号或脱机信号，就是说这个信号有时，电机会自己断电，但驱动器不会断电。 另：不同的厂家不同的标注，有的驱动器上面还有ALM(alarm)，这个为报警信号。 关于+-呢，一般来说PUL-、DIR-、EN-都接所对应的信号，PUL+\DIR+\ENA+就接+5V的电源就可以了。 步进电机使用的缩写 * 步进电动机与交流伺服电动机的性能比较 * 两相步进电机步距角为1.8°； 三相混合式步进电机及驱动器，可以细分控制来实现步距角为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相步进电机的步距角。 交流伺服电动机的控制精度由电动机后端的编码器保证。 如对带标准2500线编码器的电动而言，驱动器内部采用4倍频率技术，则其脉冲当量为360°/10000=0.036° ； 对于带17位编码器的电动机而言，驱动器每接收217 =131072个脉冲电动机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0，是步距角为1.8°的步进电机脉冲当量的1/655。 1.控制精度不同 * 2.低频特性不同 两相混合式步进电动机在低速运转时易出现低频振动现象。交流伺服电动机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现低频振动现象。 3.矩频特性不同 步进电动机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高速是会急剧下降。交流伺服电动机为恒力矩输出，即在额定转速（如3000RPM）以内，都能输出额定转矩。 4.过载能力不同 步进电动机一般不具有过载能力，而交流伺服电动机有较强的过载能力，一般最大转矩可为额定转矩的3倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。 步进电动机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电动机，便出现了力矩浪费的现象。 * 5.运行性能不同 步进电动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；停止时如转速过高，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，内部构成位置环和速度环，一般不会出现丢步或过冲现象，控制性能更为可靠。 6.速度响应性能不同 步进电动机从静止加速到工作速度（一般为几百RPM）需要200~400ms。交流伺服驱动系统的加速性能较好，从静止加速到工作速