【正文】 相應的參數分別為：電動機自 身的轉動慣量 Im=104kg 所允許的位置誤差為 ， 則相 應地有： Rmin=360/=1800(脈沖 /轉 )。 摩擦力矩減少至原 來的 1/n ， 負載慣量減少至原來的 1/n2。 確定力矩大部分情況下是通過分析計算或測量。 圖 諧波齒輪傳動機構 39 2022/3/13 滾珠絲杠 和直線導軌 圖 滾珠絲杠 和直線導軌的 產品照片 40 2022/3/13 同步齒型帶和帶傳動機構 ? 同步齒型帶 (帶齒的皮帶 )、 V型帶 (三角皮帶 )、 平型帶 、 鏈 、 繩索 (鋼絲繩 )等機構都是長距離傳遞運動的機構 。 如圖 ， 設想把旋轉電動機沿徑向剖開并拉直 ， 就得到了直線電動機 。 ?（ 2） 連接電動機的接線端子 A+、 A接電動機線 A相； B+、B接電動機線 B相（ 該驅動器只能驅動二相步進電動機 ） 。 (4) 矩頻特性 圖 某步進電動機的矩頻特性圖 30 2022/3/13 步進電動機的控制特性 ? (1) 點 位控制 ： 點 位控制 ， 就是控制電動機拖動負載從一個位置運行到另一個位置 。 連續(xù)運行頻率 是指步進電動機啟動后 ， 當控制脈沖頻率 連續(xù)上升時 ， 能不失步運行的最高頻率 ， 它的值也與負載有關 。 步進電動機 是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行元件 。 ?（ 3） 附加速度負反饋 ， 以加大等效反電動勢系數 Ke。 Td稱為啟動瞬時轉矩，其值也與電樞電壓成正比。 復激式 有并勵和串勵兩個勵磁繞組，若串勵繞組產生的磁通勢與并勵繞組產生的磁通勢方向相同稱為積復勵。 按定子勵磁方式分 他激式 勵磁繞組與電樞繞組無聯接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電。 a a a eC ( 2 . 3 )u i R Φ ???a a a a ( 2 . 1 )E u i R??aeC ( 2 . 2 )E Φ ?? 此外，電樞電流切割磁場磁力線所產生的電磁轉矩 Tm， 可由下式表達： e m m aC,T Φ i? emam( 2 . 5 )CTi ??即 式中， Cm是轉矩常數，僅與電動機結構有關。 Td(t)為電動機空載轉矩和負載等效到電動機軸上的轉矩之和 。 通常 ， 伺服電動機的最高轉速和最大轉矩應分別 滿足以下兩個條件： (1)折合到伺服電動機轉子軸上的負載峰值轉速必須不大于伺服電動機的最高轉速； (2)折合到伺服電動機轉子軸上負載轉矩與伺服電動機轉子加速時的慣性轉矩之和必須不大與伺服電動機的最大轉矩 。 27 2022/3/13 例如 ， 步進電動機的轉子齒數 z =40， 控制繞組相數 m =3， 當按三相單三拍運行時 ， 由式 ()可得 s360 31 3 4 0??? ? ???可見 ， 步進電動機的相數和轉子齒數越多 ， 步距角就越小 ， 控制越精確。 因此 ， 矩角特 性表示步進電動機的靜轉矩與失調角之間的關系 。 31 2022/3/13 步進電動機的選擇與使用 步進電動機規(guī)格的選擇主要考慮 步距角 (涉及到相數 )、 靜力矩和電流三大要素 。 它可以不需要齒輪減速而直接驅動負載 ， 并由輸入控制電壓信號直接調節(jié)負載的轉速 ，具有反應速度快 、 轉矩和轉速波動小 、 特性線性度好 、 能在很低轉速下穩(wěn)定運行等優(yōu)點 。 38 2022/3/13 圖 。 圖 同步齒型帶傳動機構 42 2022/3/13 驅動系統(tǒng)設計 式中 ， I為電動機與負載折合到電動機上的總轉動慣量 ； Tf為復合摩擦力矩 ； α為電動機所需的角加速度 。 減速器的作用除了能減速之外 ， 另外 一個非常重要的作用就是可以增大輸出力矩 。 控制器所允許的編碼器最高脈沖輸出頻率為 500kHz。m2以及摩擦力矩 Tf=m 。m ，連續(xù)力矩 Tc= 。 53 2022/3/13 圖 倒立振子／臺車控制系統(tǒng) 工程實例中的驅動及其傳動技術 54 2022/3/13 圖 臺車的驅動機構和實驗模型示意圖 用于控制實驗的倒立振子 /臺車系統(tǒng)的結構如圖 。 運動控制器允許編碼器最 高頻率為 500 KHz。 運動是每秒內重復 5次 。 另一方面 ， 傳感器分辨率應當高于所允許的位置誤差 ，一般為其 2～ 4倍 。 假定選用減速器的速比為 n:1， 增加了電動機輸出力矩 ， 相當于減少了負載慣量和摩擦力矩的值 。 其計算公式為 gf ( 2 .2 3 )T I T???43 2022/3/13 電動機的力矩選擇包括兩個重要的參數：所需的 連續(xù) 力矩和峰值力矩 : ?連續(xù)力矩 Tc是電動機能夠提供的連續(xù)工作力矩； ?峰值力矩用 Tp表示，是所需瞬時的最大力矩。 作為減速器使用 ， 通常采用波發(fā)生器主動 、 剛輪固定 、 柔輪輸出形式 。 它可以看成是從旋轉電動機演化而來的 。 驅動器接線示意圖如圖 ： VDD GND 32 2022/3/13 ?（ 1） 供電電源的接線端子 VDD ：直流電源正端 （ 18V40V） ， 220V的交流電需經由一個整流橋得到輸入電壓； GND：直流電源地線 （ 與輸入信號 CW， CP不共地 ） 。 步進電動機的動態(tài)轉矩和 脈沖頻率的關系稱為 矩頻特性 ， 如圖 的矩頻特性圖 ， 從圖中可以看出 ， 步進電動機的輸出轉矩 隨運行頻率的升高而下降 ， 但不是直線關系 。 啟動頻率的大小與驅動電路和