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步進(jìn)電機(jī)如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)運(yùn)動控制

  步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu),當(dāng)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號時(shí)就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)以設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(即稱為步進(jìn)角),以固定的角度旋轉(zhuǎn)。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量以達(dá)到精準(zhǔn)定位的目的,同時(shí)也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)作為一種控制用的特種電機(jī),因其沒有積累誤差而廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。

步進(jìn)電機(jī)加減速控制原理

  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)從一個位置移動到另一個位置時(shí),要經(jīng)歷加速、恒速和減速的過程。   當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的工作頻率在自啟動區(qū)域,即工作頻率低于其本身的最高啟動頻率時(shí),可以用此頻率直接啟動和運(yùn)行。   當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的工作頻率在連續(xù)運(yùn)行區(qū)域,即工作頻率大于其本身的最大起動頻率時(shí),步進(jìn)電機(jī)無法直接啟動和停止。步進(jìn)電機(jī)在該區(qū)域必須先經(jīng)過自起動區(qū)域,然后經(jīng)過加速達(dá)到該工作區(qū)域運(yùn)行,否則會發(fā)生堵轉(zhuǎn)。同理,容易步進(jìn)電機(jī)在該區(qū)域也無法直接制動,否則容易造成電機(jī)失步,必須先經(jīng)過減速到達(dá)自起動區(qū)域內(nèi)再制動。   步進(jìn)電機(jī)常用的升降頻控制方法有2種:直線升降頻和指數(shù)曲線升降頻。指數(shù)曲線法具有較強(qiáng)的跟蹤能力,但當(dāng)速度變化較大是平衡性差。直線法平穩(wěn)性好,適用于速度變化較大的快速定位方式。

定位方案

  要保證系統(tǒng)的定位精度,脈沖當(dāng)量即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個步距角所移動的距離不能太大,而且步進(jìn)電機(jī)的升降速要緩慢,以防止產(chǎn)品失步或過沖現(xiàn)象。但這兩個因素在一起帶來了一個突出的問題:定位時(shí)間過長,影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作效率。因此,為了獲得較高的定位速度,同時(shí)又要保證定位精度,可以將整個定位過程劃分為兩個階段:粗定位階段和精定位階段。粗定位階段,采用較大的脈沖當(dāng)量,如0.1mm/step或1mm/step,甚至更高。精定位階段,為了保證定位精度,換用較小的脈沖當(dāng)量,如0.01mm/step。雖然脈沖當(dāng)量減小,但由于精定位行程很短(約占總行程的五分之一),不影響定位速度。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),機(jī)械方面可以通過使用不同的傳動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

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