【正文】 負載大小有關(guān) ， 步距角越小 ， 負載 (包括負載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量 )越小 ， 則啟動 頻率越高 。 ? 按其傳動設(shè)計方式 的不同 ， 步進電動機又有旋轉(zhuǎn)型 和直線型 等； ? 按電磁設(shè)計一般分為變磁阻式 (VR型 ， 也稱為反應(yīng)式 )、 永磁式 (PM型 )和混合式 (HB型 )步進電動機 。 則上 式 可寫為 : 16 2022/3/13 eam1/()( ) 1KsU s T s? ?? 若忽略電樞電感及粘性阻尼系數(shù) ， 則直流伺服電動機的 傳遞函數(shù)可近似為 類似地 ， 可以得到以 電動機空載轉(zhuǎn)矩和負載等效到電動機 軸上的轉(zhuǎn)矩之和 Td(t)作為輸入變量 ， 電動機轉(zhuǎn)速 ω(t)作為輸出 變量的傳遞函數(shù)為： e2 am maa m m1/()() ( ) ( 1 )KsTT TUs T T s T sTT? ?? ? ? ?ad e t m( ) 1( ) 1RsT s K K T s? ? ? ??aaa, LJTTBR??17 2022/3/13 ?（ 1） 設(shè)計良好的機械系統(tǒng) ， 以減小等效轉(zhuǎn)動慣量 J； ?（ 2） 給電動機供電的電源內(nèi)阻應(yīng)盡可能小 ， 以降低 電樞回路的電阻 Ra?？梢姡撬俣扰c電樞電壓成正比。 并激式 勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。 串激式 勵磁繞組與電樞繞組之間通過電刷和換向器形成串聯(lián)回路 。 8 2022/3/13 a a a eC ( 2 . 3 )u i R Φ ???emam( 2 . 5 )CTi ??() 直流伺服電動機運行特性的一般表達式 ae( 2 . 7 )C u? ??me m d aaC ( 2 .8 )T T uR???ω 稱為理想空載角速度。 數(shù)學模型： 14 2022/3/13 a a a a a aaetad( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )( 2 . 1 9 )( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )U s R I s L s I s E sE s K sT s K I sT s J s s B s T s???? ? ??? ?????? ? ? ??t2a a a a a e t() ( 2 . 2 0 )( ) ( )KsU s L J s L B R J s R B K K? ?? ? ? ? 為了把輸入 /輸出關(guān)系式寫成傳遞函數(shù)形式 ， 需要對 各個方程進行拉普拉斯變換 ， 得到如下代數(shù)方程組 ： 消除中間變量后 ， 可以得到以電樞電壓 Ua(s)為輸入變量 ， 電動機轉(zhuǎn)速 Ω(s)為輸出變量 的傳遞函數(shù)為 ： 15 2022/3/13 t2a a a a a e t()( ) ( )KsU s L J s L B R J s R B K K? ?? ? ? ?aaaLTR?amatRJTKK?JTB?e2 am maa m m1/()() ( ) ( 1 )KsTT TUs T T s T sTT? ?? ? ? ?令 : —— 電動機電磁時間常數(shù)； —— 電動機機電時間常數(shù)； —— 電動機機械系統(tǒng)時間常數(shù) 。 首先 ， 伺服電動機的最大功率應(yīng)大于給定任務(wù)的峰值 功率 ， 通常選擇的安全系數(shù)為 2， 即 24 2022/3/13 步進電動機及其控制 ? 按線圈激勵設(shè)計的不同 ， 步進電動機可分為 二相 、 三相 、 四相 和 五相 等； 一般二相電動機的步距角為 、 三相的為、 五相電動機的為 。 θs=齒距 /拍數(shù) =齒距 /Km=360o/Kmz () 28 2022/3/13 啟動頻率 是指在一定負載轉(zhuǎn)矩下能夠不失步地啟動的最 高脈沖頻率 。 (2) 最大 靜 轉(zhuǎn)矩 29 2022/3/13 當步進電動機控制繞組的電脈沖時間間隔大于電動機 機電過渡過程 (指由于機械慣性及電磁慣性而形成的過渡過 程 )所需的時間時 ， 步進電動機進入連續(xù)運行狀態(tài) ， 這時電 動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為 動態(tài)轉(zhuǎn)矩 。 一般情況下 ， 使用單片機產(chǎn)生所 需頻率的控制脈沖和方向控制信號 ， 而各相定子繞組中電 壓或電流的控制任務(wù) ， 則由配套的步進電動機驅(qū)動器來完成 。 圖 交流力矩電動機 36 2022/3/13 直線 電動機 直線電動機是一種作直線運動的電動機 。 它主 要由三個基本構(gòu)件組成： （ 1） 帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪 （ 剛輪 ） ， 它相當于行星系中的中心輪； （ 2） 帶有外齒圈的柔性齒輪 （ 柔輪 ） ， 它相當于行星齒輪； （ 3） 波發(fā)生器 ， 它相當于 行星架 。 一般性設(shè)計原則 （ 1） 電動機的選擇 一旦電動機的類型確定之后 ， 電動機具體型號的確定主要依據(jù)負載所需的力矩大小 ， 系統(tǒng)力矩取決于轉(zhuǎn)動慣量 、負載摩擦力矩和所需的加速度 。 怎樣選取最佳 速比的減速器 ？ 下面我們就討論這個問題 。 問編 碼器所允許的分辨率的范圍是多少 ？ 既然電動機最大速度 ωm是 6000r/min， 即 100r/s， 控制器最高頻率 fm為 500kHz， 那么最大分辨率是 : Rmax=fm/ωm=500000/100=500 (脈沖 /轉(zhuǎn) )。m 的旋轉(zhuǎn)平臺需在 60ms內(nèi)旋轉(zhuǎn) 20o。 所需的位置精度為