步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的系統(tǒng)控制外文翻譯-其他專業(yè)-資料下載頁
2025-01-19 00:57本頁面
【導(dǎo)讀】aDCbrushmotor,forinstance.Lowcost. Ruggedness. Highreliability. Nomaintenance. Wideacceptance. positionerror.P
【正文】 倍連續(xù) 力矩， 或相當(dāng)于無刷電機(jī)一倍扭矩。這往往不再需要變速箱。步進(jìn)驅(qū)動 系統(tǒng)遲緩 ， 在限定的范 圍內(nèi)，可以更好的減少 動態(tài)位置誤差 。 步進(jìn)電機(jī)弊端 。 步進(jìn)電機(jī)有下列缺點： （ 1） 共振效應(yīng)和相對長 的適應(yīng)性（ 2） 在低速 ， 表現(xiàn)粗糙，除非微驅(qū)動器 來驅(qū)動（ 3）開環(huán)系統(tǒng)可能導(dǎo)致未被查覺的損失（ 4）由于過載， 他們消耗 過多 電流 。 因此傾向于 過熱運行。（ 5） 虧損速度比較高，并可產(chǎn)生過 多熱量因此 ，他們 噪音很大 （尤其是在高速下） 。（ 6） 他們 的 滯后 現(xiàn)象 導(dǎo)致振蕩，這是很難 抑制的 。 對他們的可行性，這兒有 一個限度， 而 他們 的 大小，定位精度 主要 依靠的是 機(jī)器 （例如，滾珠絲杠的精確度） 。許多這些缺點是可以克服 的，通過 使用一個閉環(huán)控制方案。 注： p motor 系列很多 地 減小或降低了這些不同的步進(jìn)電機(jī)不利之處。主要有3 類 步進(jìn)電機(jī)： （ 1） 永磁 式步進(jìn)電機(jī) ，（ 2） 可變磁阻 式步進(jìn) 電動機(jī) ，（ 3）混合式步進(jìn)電機(jī) 汽車 。 當(dāng)電動機(jī)驅(qū)動， 給 兩個繞組 通電時 或 2 相 通電 的時候（見圖 3），扭矩可于每一個步將是相同（除極少數(shù)的變異和傳動特性）。在半步模式下，我們交替 改變 兩 相電流，如 圖 4 所示。假設(shè)該驅(qū)動器在每 種 情況下提供了相同的繞組電流， 再通電時， 這將導(dǎo)致更大的轉(zhuǎn)矩 。 換句話說， 交替的步進(jìn)距將時強時若 。 對 電動機(jī)表現(xiàn) 來說， 這并不代表著一個重大的威懾 。 扭矩明顯受制于較弱的一步，低速平滑有一個顯著的改善。顯然，我們想 在 每一個步驟 實現(xiàn) 約 相等 扭矩對 時 ，這扭矩應(yīng)該在水平較強的一步。們可以實現(xiàn)這 個，當(dāng) 只有一個繞組 通電時，通過 用高電流水平。這并不 過度消耗電機(jī) ，因為該 電機(jī) 的額定電流假定兩個階段被激活（目前的評級是基于許可的情況溫度） 。只有 一相通電 ，如果目前是增加了 40％ 的功率， 同樣的總功率將會消散 。 利用這種更高的電流在 一相中 產(chǎn)生 大致相等的 扭矩 ，在交替的步進(jìn)距中。 （見圖 5 ） 圖 3 半步電流 圖 4 全步電流 圖 5 側(cè)面全步電流 我們已經(jīng)看到， 給 兩 相 都 通 與 相同的 電流產(chǎn)生的一個中間 的 步 進(jìn)，居于每一相的中間位置 。如果兩相電流是不 相等 的，轉(zhuǎn)子位置將轉(zhuǎn)向更強 的一極。 這種作用是利用細(xì)分驅(qū)動 ，其中細(xì)分 的大小 基 于 兩個繞組 中的電流的大小 。 以這種方式 ，步長是減少了，而 低速平滑度得到大幅度提高。高 細(xì)分驅(qū)動 電動機(jī) 細(xì)分整步 步進(jìn)到多達(dá) 500 個細(xì)分步 ， 轉(zhuǎn)一圈可細(xì)分 十萬步。在這種情況下，繞組 中的電流 極為相似的兩個正弦波 有90176。 相移 。 （圖 ） 電機(jī)被驅(qū)動好像轉(zhuǎn)換成了 交流同步 電機(jī) 。事實上，步進(jìn) 電機(jī) 可被 驅(qū)動，從 60 赫茲美（ 50 赫茲 歐洲）正弦波源頭起，包括電容器系列 的一 相。它將旋轉(zhuǎn) 72 轉(zhuǎn) 。 圖 6 步進(jìn)電機(jī)的相電流 標(biāo)準(zhǔn) 200 步混合 電機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)運行在同就 如同 我們的簡單模式 ， 但有一個更大的數(shù)目齒 數(shù)在 轉(zhuǎn)子和定子 中，從而有了一個較小的基本 步長。轉(zhuǎn)子 有 2 部分 ，但 每部分 有 50 個齒。該 齒輪 位 于兩部分之間 。定子每 5 個齒有 8 個 極， 完整的 共有 40 個齒（見圖 ） 圖 7 200 步混合標(biāo)準(zhǔn)電機(jī) 如果我們想象一個齒，是擺在 2 個 定子極點每一 齒隙中 ， 假設(shè)定子 共有 48 個齒，少于轉(zhuǎn)子齒 數(shù) 兩 個 。因此，如果轉(zhuǎn)子和定子的齒排列 一整圈 ，他們 同樣也可以排列半圈 。 1/4 和 3/4 圈也同樣可以排列 。然而，由于轉(zhuǎn)子 的 齒 排列 位置 ，在另一端的轉(zhuǎn)子 ，排列 將發(fā)生在 1/4 和 3/4 位置處 。繞組 4 個 一組 ，并 對角線方向的極性相反 。 如圖 7所示 ，北極在 轉(zhuǎn)子前面的 12 點和 6 點位置 ， 吸引著 在 在背面 3 時 和 9 時 的南極。通過開關(guān)第二組線圈 的 電流 ， 定子模式旋轉(zhuǎn) 45。不過，要配合這個新的領(lǐng)域，轉(zhuǎn)子 只 轉(zhuǎn)過176。 。相當(dāng)于轉(zhuǎn)子 ，這只轉(zhuǎn)過了 四分之一 的 齒間距， 每一次旋轉(zhuǎn)要 200 個全步 。 注意到， 每一次旋轉(zhuǎn)全部時這兒有很多 定位點位置，通常是 200 個 。該定位點的位置與轉(zhuǎn)子 的 齒 能 全面接軌定子齒 時 相對應(yīng)。 的當(dāng) 通電 給 步進(jìn)驅(qū)動器時，它通常 是 零狀態(tài)時最活躍 ， 也 就是兩套繞組 都通電 。 因此 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子 位置并 不符合 轉(zhuǎn)子自然 定位點 的位置。 因此， 空載時，一旦通電 電機(jī)將 至少步進(jìn) 半 步 。當(dāng)然，如果系統(tǒng)關(guān)機(jī)， 或在零相位 位置，電機(jī)一旦通電將步進(jìn)一大步 。 另一點要注意的是，對于一個給定 電流的 繞組，有很多穩(wěn)定的 位置 ， 正如 轉(zhuǎn)子齒（ 200 步進(jìn)電機(jī) 有 50 個齒 ）。如果 電機(jī) 是同步 電機(jī) ，導(dǎo)致位置誤差將永遠(yuǎn)是一個整體倍 轉(zhuǎn)子齒或 能被 176。 整除。電機(jī) 不能 細(xì)分 ，如 個別一個或兩個位置誤差 ， 是由于噪聲， 錯誤脈沖 或控制器故障 造成的 。 圖 8 數(shù)字伺服驅(qū)動 圖 8 顯示 為伺服電 機(jī) 的數(shù)控驅(qū)動 。所有的主控制功能 是 微處理器，驅(qū)動為 DA 模擬 轉(zhuǎn)換 器 ，以產(chǎn)生一個模擬扭矩需求信號。從這個角度上，這臺機(jī)器非常很像一個模擬伺服放大器。反饋的信息是來自隸屬該電機(jī)軸 的 一個編碼器。編碼器生成脈沖流可確定 傳輸 路程，并通過計算脈沖頻率，是可 以測定轉(zhuǎn) 速 的 。 數(shù)碼驅(qū)動通過求解一系列的方程式 ， 履行同樣 類似的功能。 微處理器是 與 數(shù)學(xué)模型（或 “ 算法 ） 的 等效 的 編程模擬系統(tǒng)。這模型預(yù)測 系統(tǒng)的行為 。 它 響應(yīng)一個給定輸入的 信號并產(chǎn)生速度 。它 同樣也 考慮到額外信息如輸出速度 ， 速率轉(zhuǎn)變中的投入和各種調(diào)校設(shè)定。 解決所有方程需數(shù)額 需 有限的 時間 ，即使是一個快速的處理器一次 處理 通常 也 是100ms 和 2ms 之間 。在此 之間 ， 在改變 輸入或輸出 ， 先前的計算值將有沒有回應(yīng) 時，扭矩 要求 必須保持恒定 。 因此 更新時間 成為數(shù)字伺服和一臺高性能系統(tǒng)關(guān)鍵的因素，它必須 保持及時更新。 調(diào)試 數(shù)字伺服 電機(jī)可按鈕 或從一個計算機(jī)或終端 調(diào)試。 電位器調(diào)整 是涉及 的。 調(diào)試數(shù)據(jù) 是設(shè)置在伺服算法 的 各種系數(shù) ， 因此， 它 決定 了系統(tǒng)的性能 。即使如果調(diào)諧進(jìn)行使用 按鈕， 終值 也 可以上傳到終端，讓 其進(jìn)行 簡單的重復(fù)。 在某些應(yīng)用中， 因 負(fù)載慣量 各異，例如 一個機(jī)器手臂 卸載后又 帶有沉重的負(fù)荷。改變慣性可能是一個系數(shù)為 20 或以上，而這樣的變化需要該驅(qū)動器重新調(diào) 整，以保持其 穩(wěn)定。這只不過是在 操作系統(tǒng)的 適當(dāng)點通過發(fā)送新的 調(diào)試參數(shù)來實現(xiàn)的。
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