步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-06-26 06:43本頁面
【正文】 特性族以三相單三拍的通電方式為例，若將失調(diào)角θ的坐標(biāo)軸統(tǒng)一取在A 相磁極的軸線上，顯然A 相通電時矩角特性如圖43中曲線A 所示穩(wěn)定平衡點(diǎn)為O，點(diǎn)B 相通電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過1/3 齒距相當(dāng)于轉(zhuǎn)過2π/3 電角度,它的穩(wěn)43中曲線C, 這三條曲線就構(gòu)成了三相單三拍通電方式時的矩角特性族總之矩角特性族中的每一條曲線依次錯開一個用電角度表示的步矩角 \* MERGEFORMAT (A)AB 相導(dǎo)通三相雙三拍運(yùn)行方式AB相與BC相導(dǎo)通的結(jié)構(gòu)如圖322所示：,但雙三拍運(yùn)行時每一拍總有一相繞組持續(xù)通電，例如由A B 兩相通電變?yōu)锽 C 兩相通電時，B 相保持持續(xù)通電狀態(tài)C 相磁拉力圖使轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動，而B 相磁拉力卻起有阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動的作用。 使轉(zhuǎn)子齒1,3 的軸線與定子C相極軸線對齊,如圖44(C)–CA 的順序輪流通電,轉(zhuǎn)子就會一步一步地按逆時針方向轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率,旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序若按ACBA 的順序通電,則電機(jī)按順時針反方向轉(zhuǎn)動.上述通電方式稱為三相單三拍運(yùn)行,”三相”是指三相步進(jìn)電動機(jī),”單”是指每次只有一相控制繞組通電,控制繞組每改變一次通電方式稱為一拍,三拍是指經(jīng)過三次改變通電方式為一個循環(huán),:圖321定轉(zhuǎn)子展開圖（A相繞組通電） 三相雙三拍通電方式 三相單三拍通電方式當(dāng)A 相控制繞組通電,其余兩相均不通電,電機(jī)內(nèi)建立以定子A ,使轉(zhuǎn)子齒1, 3 的軸線與定子A 相極軸線對齊,如圖44 (A) 相控制繞組斷電,B 相控制繞組通電時,轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下,逆時針方向轉(zhuǎn)過30,176。 但RAM定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。2) 芯片擦除： 整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 AT89C51的引腳圖 9）P2口（2128）：準(zhǔn)雙向I/0口。7）EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM選擇端8）P0口（3932）：雙向I/O口?！?）ALE/PROG（30）：地址鎖存信號輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。 單片機(jī)是一種時序電路，必須有脈沖信號才能工作，在它的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在XTL2上加外部時鐘信號（詳細(xì)的內(nèi)容將在以后的課程中專門介紹）?！?）XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案: 1）VCC（40）：電源+5V。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FALsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。系統(tǒng)原理框圖如31所示： 8279AT89C51鍵盤顯示器8713光電耦合三相步進(jìn)電機(jī)光電編碼器圖31 系統(tǒng)原理框圖第三章 硬件電路的設(shè)計然后由于步進(jìn)電機(jī)同軸的光電編碼器作為反饋元件，并把反饋回的信號經(jīng)CPU處理后再由顯示器顯示出來。選取用8279來驅(qū)動顯示和鍵盤。別一種是用單片機(jī)采用數(shù)子脈寬調(diào)制的方法獲得階梯電流，這種方法需要復(fù)雜的計算可使細(xì)分后的步距角一致。細(xì)分驅(qū)動是用脈沖電壓來供電的，對于一個電壓脈沖，轉(zhuǎn)子就可以轉(zhuǎn)動一步，一般會根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進(jìn)電機(jī)各相繞阻會輪流切換，固可以使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。所以從提高效率來看這是一種很好的驅(qū)動電路，它可以用較高的電源電壓，同時無需外接電阻來限定期額定電流和減少時間常數(shù)。不宜于電機(jī)的正常運(yùn)行。雙電壓驅(qū)動是電路一般采用兩種電源電壓來驅(qū)動，因這兩個電源分別是一個為高壓一個為低壓，因此也稱為高低壓驅(qū)動電路。它的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，因它的工作效率低，特別是在高頻下更顯的突出。 驅(qū)動電路的選擇步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電機(jī)有多種，但最為常用的就是單電壓驅(qū)動、雙電壓驅(qū)動、斬波驅(qū)動、細(xì)分控制驅(qū)動等。固一般采用后者，用光電騙碼器作為反饋元件。固本次設(shè)計應(yīng)采用CPU間接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)?！〉c伺服系統(tǒng)中使用的編碼器相比，閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)采用的編碼器成本更低。近期，步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制（CLC）還能幫助執(zhí)行智能分布運(yùn)動架構(gòu)。 閉環(huán)控制，是傳統(tǒng)步進(jìn)控制的一個部分，能有效地提供更高地可靠性、安全性或產(chǎn)品質(zhì)量。但是，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在開環(huán)時運(yùn)行，在命令步幅和實(shí)際步幅之間會有同步損耗的可能。 大多數(shù)基于步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)，一般都運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)下，這樣可提供一個低成本的方案。傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制通常采用反饋設(shè)備和非傳感方法，是有效的實(shí)現(xiàn)帶有安全需求、危險狀況或高精確度要求的運(yùn)動應(yīng)用的方法。正阻尼使用這一信息阻擋振動的速度，產(chǎn)生更多的可用的轉(zhuǎn)矩輸出，降低轉(zhuǎn)矩的機(jī)械振動損耗。其它的方法包括各種不同的反電動勢控制電機(jī)參數(shù)測量和軟件技術(shù)，一些制造企業(yè)都會使用這些方法。一個簡單的回路與指令校驗(yàn)的步進(jìn)電機(jī)比較，驗(yàn)證步進(jìn)電機(jī)移動到預(yù)計的位置；2) 反電動勢, 一種無傳感器的檢測方法，使用步進(jìn)電機(jī)的反電動勢（eleCtromotiveforCe，emf）信號，測量和控制速度。為了減少每步計算裝載值的時間，系統(tǒng)設(shè)計時就把各離散點(diǎn)的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的ROM中，系統(tǒng)在運(yùn)行中用查表法查出所需的裝載值，這樣可大幅度減少占用CPU的時間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度愿大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)都運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)下，因?yàn)槌杀据^低，并可提供運(yùn)動控制技術(shù)固有的位置控制，無須反饋。用定時中斷方式來控制電動機(jī)變速時，實(shí)際上是不斷改變定時器裝載值的大小。二是重裝初值指令所占用的時間，包括在重裝初值前中斷服務(wù)程序重的其他指令因。由于從定時器裝載完重新啟動開始至定時器申請中斷止，有一定的時間間隔，造成定時時間增加，為了減少這種定時誤差，實(shí)現(xiàn)精確定時，要對重裝的計數(shù)初值作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。當(dāng)定時器啟動后，定時器從裝載的初值開始對系統(tǒng)及其周期進(jìn)行加計數(shù)，當(dāng)定時器溢出時，定時器產(chǎn)生中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時中斷子程序。因此只適合較簡單的控制過程。延時子程序的延時時間與換向程序所用的時間和，就是CP脈沖的周期，該方法簡單，占用資源少，全部由軟件實(shí)現(xiàn)，調(diào)用不同的子程序可以實(shí)現(xiàn)不同速度的運(yùn)行。一種是延時，一種是定時。第二章 方案的論證步進(jìn)電機(jī)控制雖然是一個比較精確的，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)具有成本低、簡單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，在采用單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的CP脈沖的頻率或者換向周期實(shí)際上就是控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度。這就需要采用單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行加減速控制,實(shí)際上就是改變輸出脈沖的時間間隔,單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)加減法運(yùn)轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)的方法有軟件和硬件兩種 ,軟件方法指的是依靠延
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