【正文】 步進電動機的加減速控制 ............................................................................................ 28 繪制圖弧程序流程圖 ................................................................................................... 29 第 6章 系統(tǒng)誤差分析 .......................................................................................................... 31 誤差的來源 ................................................................................................................. 31 控制系統(tǒng)誤差 .............................................................................................................. 31 步進電機失步原因和解決辦法 .............................................................................. 31 步進電機越步原因和解決辦法 .............................................................................. 32 本設(shè)計中采用的方法 ............................................................................................ 32 進給系統(tǒng)的誤差 .......................................................................................................... 32 齒輪傳動間隙 ....................................................................................................... 32 滾柱絲杠軸向間隙的消除 ..................................................................................... 33 全文總結(jié) ................................................................................................................................... 35 2021屆機械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 致 謝 ...................................................................................................................................... 36 參考資料 .................................................................................................................................. 37 附 錄 .................................................................................................................................. 38 2021屆機械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 兩軸 數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng) ,其結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度，降低成本 ,是微機 控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用。開環(huán)控制能充分的利用微機的軟件、硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加工范圍擴大 , 進一步提高機床的精度和可靠性。本文機械部分采用步進電動機通過齒輪減速器帶動滾珠絲杠拖動工作臺在直線滾動導(dǎo)軌副上運動，其中，步進電動機選用 90BYG22602 型號。工作臺控制部分以 AT89C51 單片機為核心，作為主控器；利用 8155H 芯片實現(xiàn)與鍵盤 /顯示器的連接；選擇 步進電機配套驅(qū)動器 BD28Nb 驅(qū)動步進電動機實現(xiàn)加、 減速、急停等操作，從而實現(xiàn)對工作臺的控制。 關(guān)鍵詞 ：步進電動機 ， 單片機 ， 8155H芯片 ， 工作臺 李敬：兩軸微機伺服工作臺的設(shè)計 II ABSTRACT Summary twoaxis CNC Workbench is an openloop control system for mechanical and electrical systems design, its structure is simple, easy and can guarantee a certain degree of accuracy, reduce costs, is the simplest application of microputer control technology. Openloop control can make full use of puter software and hardware capabilities for control of the machine tool, machine tool machining range of expanded, further improve the accuracy and reliability of machine tools. Machinery section of this article adopts stepping motor by dragging the table in geardriven ball screw linear rolling guide on movement, of which, step motor selection 90BYG22602 model. Table control section AT89C51 microcontroller as the core, as master。 leverage 8,155H chip for connection to the keyboard/monitor。 select stepping motor drive BD28Nbdrive stepper motors for operations such as addition, deceleration and emergency stop, enabling control over the table. KEY WORDS: Stepper motors, Microcontroller, 8155H chips, Workbenc2021屆機械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1章 緒論 前言 機電一體化技術(shù)是指建立在機械、電子、傳感器、接口技術(shù)、信息、計算機、自動控制等技術(shù)基礎(chǔ)上的一種綜合性技術(shù)，通過對機械、電子與信息技術(shù)的有機結(jié)合，來實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程最優(yōu)化。 在機械領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和 微 機技術(shù)的迅速發(fā)展 ，發(fā)展形成的 機電一體化 技術(shù) ，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由 “ 機械電氣化 ” 邁入了 “ 機電一體化 ” 為特征的發(fā)展階段。 在傳統(tǒng)的機械設(shè)備通常需要采用比較復(fù)雜的機械傳動系統(tǒng)來連接各個相關(guān)的執(zhí)行構(gòu)件，以保證各執(zhí)行構(gòu)件動 作的同步性和協(xié)調(diào)性。機械傳動部件之間的機械磨損、間隙配合等所引起的運動誤差和傳動鏈較長等常常影響設(shè)備傳動精度和效率。而且，由于人機的直接接觸，事故發(fā)生率較高，后果較嚴(yán)重。采用機電一體化技術(shù)后，可以用電子器件、微型計算機來控制和實現(xiàn)各執(zhí)行構(gòu)件的動作及功能關(guān)系協(xié)調(diào)，實現(xiàn)機械產(chǎn)品操作的全部自動化。通過微機控制系統(tǒng)可以精確地按照預(yù)先給定量，同時可使相應(yīng)的機械動作、各種干擾因素造成的誤差，進行執(zhí)行校正、補償，從而可以達到單純機械方法所實現(xiàn)不了的加工工藝精度。 本文重點是二維工作臺的機電系統(tǒng)控制的設(shè)計，即通過對小型機械 設(shè)備的機械和機電控制相結(jié)合來加深自己對機電一體化系統(tǒng)的基本原理和簡單設(shè)計過程的了解。 機電一體化系統(tǒng)綜述 1 機電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成 一 、 機電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素 一個機電一體化系統(tǒng)一般包括一下幾個基本要素：機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感與檢測部分、信息處理與控制單元 各要素和環(huán)節(jié)之間相聯(lián)系接口 。具體系統(tǒng)中，要素的構(gòu)成不太一樣，例如，開環(huán)控制系統(tǒng)當(dāng)中，不需要檢測元件。 機電一體化系統(tǒng) 組成如圖 11所示。 1高安邦 .機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例精解 .北京 : 機械工業(yè)出版社 ， 1~50. 李敬：兩軸微機伺服工作臺的設(shè)計 2 圖 11機電一體化系統(tǒng) 的組成 從機電一體化系 統(tǒng)的功能來看， 與人體有著完美的相似性，如表 11所示。 表 1— 1給出了機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素與人體構(gòu)成要素的對應(yīng)關(guān)系 機電一體化系統(tǒng)要素 功能 人體構(gòu)成要素 控制器（計算機等） 控制（信息存儲、處理、傳送） 頭腦 傳感器 檢測（信息收集與變換） 感官 執(zhí)行部件 驅(qū)動（操作） 四肢 動力源 提供動力（能量） 內(nèi)臟 機械本體 支撐與連接 軀干 二 、 機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素的連接 機電一體化系統(tǒng)的基本要素內(nèi)部及各要素之間，通過接口耦合、運動傳遞、物質(zhì)流動 、信息控制、能量轉(zhuǎn)換，有機的融合，集成一個完整系統(tǒng)。各要素之間必須遵循接口耦合、物質(zhì)流動、信息控制、能量轉(zhuǎn)換的四大原則，完成以下內(nèi)容： ⑴ 變換。兩個需要進行信息交換和傳輸?shù)囊刂g，由于信息的模式不同（數(shù)字量與模擬量、串行碼與并行碼、連續(xù)脈沖與序列脈沖等），無法直接實現(xiàn)信息或能量的交流，必須通過接口完成信息或能量的統(tǒng)一。涉及的接口包括傳感器接口、計算機接口。 ⑵ 放大。在兩個信息強度相差懸殊的要素之間，經(jīng)接口放大，達到能量的匹配。 ⑶ 耦合。變換和放大后的信號在要素之間能可靠、快速、準(zhǔn)確地交換，不需符合時序要求、信號格式和邏輯規(guī)范。接口應(yīng)該具有信息邏輯控制的功能，使信息按規(guī)定模式傳遞。 ⑷ 能量轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器、驅(qū)動器，各要素之間的不同類型能量的轉(zhuǎn)換，應(yīng)該滿足最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法與原理。 ⑸ 信息控制。智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟硬件的保證下，要完成數(shù)據(jù)2021屆機械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 采集、分析、判斷、決策，已達到信息控制的目的。對于智能化程度高的系統(tǒng)，還包含了知識的獲取、推理機制及知識學(xué)習(xí)等以 知識驅(qū)動為主的信息控制。 ⑹ 運動傳遞。運動傳遞是指各組成要素之間不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化 。 機電一體化系統(tǒng)的核心技術(shù) （ 1） 機械技術(shù) 。 在 當(dāng)代的 機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應(yīng)借助于計算機輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術(shù)。 （ 2） 計算機與信息技術(shù) 。 其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。 （ 3） 系統(tǒng) 總體 技術(shù) 。 系統(tǒng) 總體 技術(shù)即以整體的概念 組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。 （ 4） 自動控制技術(shù) 。 其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。 （ 5） 傳感檢測技術(shù) 。 傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高 水平的保證。 （ 6） 伺服傳動技術(shù) 。 包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。 機電一體化的發(fā)展趨勢 機電一體化系統(tǒng)是具有機電一體化技術(shù)的新型機電系統(tǒng)。其發(fā)展依賴于 機械、電子、傳感器、接口技術(shù)、信息、計算機、自動控制等技術(shù)，它的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面： ⑴ 模塊化。 融合機械、電子和軟件三大部分的機電