步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-23 06:43本頁(yè)面
【正文】 “路漫漫其修遠(yuǎn)兮，我將上下而求索”。作為即將離校的學(xué)生，走出校門就站在另一個(gè)人生起點(diǎn)上，還有很長(zhǎng)的路要走，這必須有足夠的勇氣與自信去迎接挑戰(zhàn)，克服困難，創(chuàng)造奇跡。這也為我們走入社會(huì)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，為走入社會(huì)對(duì)知識(shí)與理論的應(yīng)用做了一個(gè)好的鋪墊。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)所學(xué)課程的一個(gè)高度的綜合。 步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)適用各種現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制，特別應(yīng)用于小功率負(fù)載的控制；具有成本底，性能穩(wěn)定,可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。這不但增強(qiáng)了自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)所學(xué)過(guò)的各種理論知識(shí)與專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了一次全面的終結(jié)。圖431 主程序流程圖 正反轉(zhuǎn)程序流程圖 正反轉(zhuǎn)程序流程圖圖441 正反轉(zhuǎn)程序流程圖 第四章 軟件的設(shè)計(jì)開(kāi) 始8279初始化設(shè)置顯示數(shù)據(jù)區(qū)首址設(shè)置位選字輸出位選字讀顯示數(shù)據(jù)查段選碼輸出段選碼顯示完8位數(shù)據(jù)否返回改變位選字延時(shí)1ms讀顯示數(shù)據(jù) 它的特點(diǎn)如下：1) 可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值；2) 沒(méi)有累積誤差；3) 電源切除后位置信息不會(huì)丟失。絕對(duì)式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對(duì)編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測(cè)絕對(duì)位置。目前國(guó)內(nèi)已有16位的絕對(duì)編碼器產(chǎn)品。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式，可分為增量式、絕對(duì)式以及混合式三種。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖1所示；通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。并通過(guò)顯示器顯示出步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。原理圖如314所示: 圖3－14顯示器接線圖 能滿足設(shè)計(jì)的要求，轉(zhuǎn)速范圍為0至1000。本次設(shè)計(jì)一共用9個(gè)鍵因此采用行列式鍵盤。這種鍵盤的輸入線較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般適用于按鍵較少操作速度較高的場(chǎng)合。具體芯片理框圖如441所示：圖341 8279的引腳圖鍵盤的連接一般有兩種方式，一種是獨(dú)立式鍵盤；一種是行列式鍵盤。13) 消隱輸出線，低電平有效。 阻拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平。10) ～RL7：反饋輸入線，由內(nèi)部拉高電阻拉成高電平，也可由鍵盤上按鍵拉成低電平。 描。當(dāng)FIFO RAM 緩沖器中存有鍵盤上閉合鍵的鍵碼時(shí)，IRQ線升高，向CPU請(qǐng)求中斷，當(dāng)CPU將緩沖器中的輸入鍵數(shù)的數(shù)據(jù)全部讀取時(shí)，中斷請(qǐng)求線下降為低電平。/WR=0,8279會(huì)從外部總線捕捉數(shù)據(jù)。/RD=0,8279會(huì)送數(shù)據(jù)至外部總線。當(dāng)A0=1時(shí)，CPU向8279寫入命令或讀取8279的狀態(tài)；當(dāng)A0為0時(shí)，讀寫一數(shù)據(jù)。低電平使能，使能時(shí)可將命令寫入8279或讀取8279的數(shù)據(jù)。 輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)，8279被初始復(fù)位。3) RESET：復(fù)位輸入線，高電平有效。在CPU于827數(shù)據(jù)與命令的傳送。 顯示電路與鍵盤的選擇 顯示電路的用8279芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)，8279芯片分別接兩排顯示器，每排為4位顯示，分別用來(lái)顯示步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速。當(dāng)采用單脈沖輸人法時(shí)，其連線方式如圖2所示； PMM8713引腳概要 PMM8713 功能介紹PMM8713 是專用的步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖產(chǎn)生芯片,它適用于三相和四相步進(jìn)電機(jī)。PMM8713有兩種脈沖輸人法:雙脈沖輸人法和單脈沖輸人法。PMM8713在控制二相或四相步進(jìn)電機(jī)時(shí)都可選擇三種勵(lì)磁方式(1相勵(lì)磁，2相勵(lì)磁，3相勵(lì)磁三種勵(lì)磁方式之一)，每相最小的拉電流和灌電流為20mA，它不但可滿足后級(jí)功率放大器的要求，而且在所有輸人端上均內(nèi)嵌有施密特觸發(fā)電路，抗干擾能力很強(qiáng)，其原理框圖如圖1所示，表1所列是PMM8713的引腳功能。具體的連接圖如431所示： 圖331 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 PWM8713芯片介紹如下；PMM8713是日本三洋電機(jī)公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器。 MERGEFORMAT 如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大為\* MERGEFORMAT ，且\* MERGEFORMAT ，如圖314（B）則初始平衡位置為\* MERGEFORMAT 點(diǎn)，但在改變通電狀態(tài)的瞬間電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩為\* MERGEFORMAT ，由于\* MERGEFORMAT ，轉(zhuǎn)子不能到達(dá)新的穩(wěn)定平衡位置點(diǎn)\* MERGEFORMAT ，而是向失調(diào)角θ減小的方向滑動(dòng)，電機(jī)不能帶動(dòng)負(fù)載作步進(jìn)運(yùn)行，這時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是處于失控狀態(tài)，由此可見(jiàn)只有負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于相鄰兩個(gè)矩角特性交點(diǎn)S 所對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩\* MERGEFORMAT 才能保證電機(jī)正常的步進(jìn)運(yùn)行，把\* MERGEFORMAT 稱為最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩也稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩當(dāng)然它比最大靜轉(zhuǎn)矩\* MERGEFORMAT 可求得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩公式321。 MERGEFORMAT ）θ (π+ \* MERGEFORMAT )， 即改變通電狀態(tài)的瞬間只要轉(zhuǎn)子在這個(gè)區(qū)域內(nèi)就能趨向新的穩(wěn)定平衡位置，因此把后一個(gè)通電相的靜穩(wěn)定區(qū)稱為前一個(gè)通電相的動(dòng)穩(wěn)定區(qū)，把初始穩(wěn)定平衡點(diǎn)OA 與動(dòng)穩(wěn)定區(qū)的邊界點(diǎn)A 之間的距離稱為穩(wěn)定裕度，拍數(shù)越多步距角越小，動(dòng)穩(wěn)定區(qū)就越接近靜穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定裕度越大，運(yùn)行的穩(wěn)定性越好轉(zhuǎn)子從原來(lái)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)到達(dá)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)的時(shí)間越短，能夠響應(yīng)的頻率也就越高. 3)最大負(fù)載能力步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶恒定負(fù)載時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為\* MERGEFORMAT ，\* MERGEFORMAT 若A 相控制繞組通電則轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡位置為圖113 A中曲線A 上的\* MERGEFORMAT 點(diǎn)，這一點(diǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩正好與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，當(dāng)輸入一個(gè)控制脈沖信號(hào)通電狀態(tài)由A相改變?yōu)锽 相，矩角特性變?yōu)榍€B 在改變通電狀態(tài)的瞬間電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩\* MERGEFORMAT 大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩\* MERGEFORMAT ，電機(jī)在該轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角到達(dá)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)OB180。1)單步運(yùn)行狀態(tài)單步運(yùn)行狀態(tài)是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在一相或多相控制繞組通電狀態(tài)下僅改變一次通電狀態(tài)時(shí)的運(yùn)行方式.2)動(dòng)穩(wěn)定區(qū)當(dāng)A 相控制繞組通電時(shí)矩角特性如圖112中的曲線A 所示，若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為理想空載則轉(zhuǎn)子處于穩(wěn)定平衡點(diǎn)\* MERGEFORMAT 處，如果將A相通電改變?yōu)锽相通電，那么矩角特性應(yīng)向前移動(dòng)一個(gè)步距角\* MERGEFORMAT 變?yōu)榍€B，\* MERGEFORMAT 點(diǎn)為新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)由于在改變通電狀態(tài)的初瞬轉(zhuǎn)子位置來(lái)不及改變還處于θ=0的位置，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩卻由O 突變?yōu)榍鶿* MERGEFORMAT 線B上的C 點(diǎn)，電機(jī)在該轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)子向新的穩(wěn)定平衡位置，移動(dòng)直至到達(dá)\* MERGEFORMAT 點(diǎn)為止對(duì)應(yīng)它的靜穩(wěn)定區(qū)為止，（π+ \* MERGEFORMAT\* MERGEFORMAT 三相雙三拍運(yùn)行方式 在分析步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，不僅要知道某一相控制繞組通電時(shí)的矩角特性，而且要知道整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中各相控制繞組通電狀態(tài)下的矩角特性，即所謂矩角
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