基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-全文預(yù)覽
【正文】 制步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電、斷電的電平信號(hào)變化次數(shù) N，使步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)變化 N次。它所連的絲杠走過(guò)約為 。 考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到分辨率的要求，以及考慮步進(jìn)電機(jī)負(fù)載匹配，采用齒輪減速傳動(dòng)，系統(tǒng)總體框圖如下 ： 圖 步進(jìn)電機(jī)控制 XY軸系統(tǒng)總體框圖 如圖 所示，分別用兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制 XY 軸工作臺(tái)，具體控制圖如下 所示： 圖 絲杠螺母?jìng)鲃?dòng) 如圖 所示，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠和工作臺(tái)紋合，致使工作臺(tái)直線位移。 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制要求 : 一、 判斷旋轉(zhuǎn)方向； 12 二、 按順序傳送控制脈沖； 三、 判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。 在下章的程序中，參數(shù)除了有速度級(jí)數(shù) N 和極步數(shù) NC 以外，還有以下參數(shù)： 一、 加速過(guò)程的總步數(shù)：電動(dòng)機(jī)在升速過(guò)程中每走一步，加速總步數(shù)就減 1，直到減為 0，加速過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入恒速過(guò)程。單片機(jī)在用定時(shí)器法調(diào)速時(shí)，用改變定時(shí)常數(shù)的方法來(lái)改變輸入步進(jìn)脈沖頻率，達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的，對(duì)于 MCS51 系列單片機(jī)，其定時(shí)器屬于加 1 定時(shí)器。 二、 中、短距離 在這樣的距離里，步進(jìn)電機(jī)只有加、減速過(guò)程，而沒(méi)有恒速過(guò)程。但是，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩玉轉(zhuǎn)速時(shí)非曲 線關(guān)系，因而加速度玉頻率也應(yīng)該是非曲線關(guān)系。圖 是加減速運(yùn)行曲線。 對(duì)步進(jìn)電機(jī)位置控制的一般作法是：步進(jìn)電機(jī)每走一步，步數(shù)減 1，如果沒(méi)有失步存在，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，步數(shù)正好減到 0，因此，用步數(shù)等于 0來(lái)判斷是否移動(dòng)到目標(biāo)位，作為步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行的信號(hào)。 步進(jìn)電機(jī)的位置控制 步進(jìn)電機(jī)的位置控制，指的是控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從一個(gè)位置精確地運(yùn)行到另一個(gè)位置，步進(jìn)電機(jī)的位置控制是步進(jìn)電機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)，它可以不用借助位置傳感器而只需要簡(jiǎn)單的開環(huán)控制就能達(dá) 到 足夠的位置精度，因此應(yīng)用很廣。 四、 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。）以防強(qiáng)功率的干擾信號(hào)反串進(jìn)主控系統(tǒng)。 步進(jìn)電機(jī)與微型機(jī)的接口電路 由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大，所以微型機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接都需要專門的接口及驅(qū)動(dòng)電路。 8713 是屬于單極性控制，用于控制三相和四相步進(jìn)電機(jī)，我們選擇的是三相六拍工作方式。 方向控制 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序相關(guān)。 三、 根據(jù)步距角的大小及實(shí)際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進(jìn)電 機(jī)的最終位置。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，力距越大則要求電機(jī)的電流越大，驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢(shì)。 信號(hào)分配 很多 生產(chǎn)的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以二、四相電機(jī)為主，二相電機(jī)工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為 AAB? AB? B BA ,步距角為 度；二相八拍為 ABAB ?? B A A B B A B ABA? ,步距角為 度。例如：四相，八 拍 運(yùn)行（ AABBBCCCDDDAA） 完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式 .不難發(fā)現(xiàn)其條件為 C=A ,D=B . 為了方便使用，靈活改變電機(jī)的一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而功率大一動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用 。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。 I為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)） R為磁阻。 不難推出：電機(jī)定子上有 m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m 1)/m,1。而方向由導(dǎo)電順序決定。如 C相通電， A， B 相不通電，齒 3 應(yīng)與 C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò) 1/3T，此時(shí)齒 4與 A偏移為 1/3T對(duì)齊。 0、 1/3T、 2/3T,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以 T 表示），即 A與齒 1相對(duì)齊， B 與齒 2向右錯(cuò)開 1/3 ， C 與齒 3向右錯(cuò)開 2/3T， A39。步進(jìn)電機(jī)往后經(jīng)過(guò)不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)的主要研究對(duì)象就是開環(huán)伺服系統(tǒng)中最器件 —— 步進(jìn)電機(jī)?，F(xiàn)今已有如步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器為一體的步進(jìn)電機(jī)控 AT89C51 和脈沖分配器 PMM8713 完成步進(jìn)電機(jī)的各種運(yùn)行控制。1 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制 江寧校區(qū) 08 機(jī)電二 姓名 周峰 指導(dǎo)教師 丁紅 【摘要】 當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的腳步愈變愈快，科學(xué)技術(shù)也是日新月異。在眾多條件的促使下，引入了步進(jìn)電機(jī)，而且使之被系統(tǒng)化操作。 更多的實(shí)踐證明，基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)比傳統(tǒng)的步進(jìn)控制器具有更加簡(jiǎn)單、方便、可靠。到 20 世紀(jì) 60 年代后期，在步進(jìn)電機(jī)本體方面隨著永磁材料的發(fā)展，各種實(shí)用性步進(jìn)電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 第二章 步進(jìn)電機(jī)的 工作原理、分類、特性及指標(biāo) 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理 結(jié)構(gòu)： 電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。 如 B 相通電， A， C 相不通電時(shí)，齒 2應(yīng)與 B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過(guò) 1/3L，此時(shí)齒 3與 C偏移為 1/3T，齒 4與 A偏移（ T1/3T） =2/3T。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 甚至于通過(guò)二相電流不同的組合，使其 1/3T 變?yōu)?1/12T， 1/24T，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。 力矩： 電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)（磁通量 Ф ）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力 F與（ dФ /dθ）成正比 S 圖 其磁通量Ф =Br S Br為磁密， S 為導(dǎo)磁面積 F 與 L D Br成正比 L 為鐵芯有效長(zhǎng)度， D 為轉(zhuǎn)子直徑
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