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通用步進電機升降速控制器設計.doc

'通用步進電機升降速控制器設計.doc'
?通用步進電機升降速控制器設計作者: 李忠科1,,李福寶2,李 勤3,,,   發布日期:2006-06-06 21:22   查看數:0中文摘要:   介紹了一種基于89C51 單片機的通用步進電機升降速控制器. 采用可變時間間隔實現升速曲線,采用485 接口與主機通信,主機命令字節中有電機號、轉速和加速等參數,可靈活適應不同電機數量,不同負載要求. 返回給主機的開關量信號可用來反映零位、限位開關等狀態. 上述特點使本控制器具有很強的通用性. 英文摘要:   This paper int roduces a universal speed2up and speed2down cont roller of step motor based on mi2 crocont roller 89C51. Modifiable time interval is used to realize the speed2up and speed2down curve. The 485 communication interface is adopted and parameters such as motor number , speed , acceleration are built in the cont rol command bytes which makes the cont roller possesses maximum facility that meet the different requirement s such as the number of the motors and changeable loads. In addition , the byte that returned to the host computer can be used to indicate the position of zero and the states of safety switches. 步進電機是一種重要的控制元件,由于使用簡單,運行可靠,步進電機被廣泛應用于各類開環控制系統中. 從概念上講,步進電機的角位移與驅動脈沖的個數成正比,在不失步、不超步的情況下,每個脈沖使步進電機旋轉一個固定步距角,連續運行無累積誤差. 在實際使用中,步進電機存在堵轉、失步和超步的可能. 在啟動或加速時若步進脈沖變化太快,轉子由于慣性而跟隨不上電信號的變化,產生堵轉或失步;在停止或減速時由于同樣原因則可能產生超步. 為防止堵轉、失步和超步,提高工作頻率,要對步進電機進行升降速控制. 本文介紹一個用于牙頜模型激光三維掃描儀的步進電機升降速控制器,由于考慮了通用性,它可以應用于其他場合 2  升降速曲線     升速曲線由突跳頻率和加速曲線組成,見圖2. 突跳頻率是指步進電機在靜止狀態時突然施加的啟動脈沖頻率,此頻率不可太大,否則會堵轉或丟步. 升速曲線應為連續曲線,否則會產生加速度沖擊. 由步進電機的運動方程可推出升速曲線是一條指數曲線[2 ] 式中 f m 是步進電機的最高工作頻率,與電機的電磁轉矩等參數有關,τ是時間常數,與負載轉動慣量和轉矩常數有關. 步進電機在降速時力矩增大,對降速曲線的要求可比升速曲線低,步進脈沖的頻率不可下降太快,只要保證電機不超步既可. 理想的升降速曲線并不對稱. 為簡單起見,一般將 升速曲線的逆過程用作降速曲線, 即采用對稱化設計. 在單片機中實時計算指數曲線并不容易,所以一般采用離散化方法,事先計算一些頻率點,再用折線或直線擬合[3 ] . 一種可行的方法是將升速階段按時間間隔均勻地劃分為n 段, 計算出每段的脈沖周期參數和脈沖個數參數,生成兩個表格, 第一個表格的第i 個元素指出第i 段曲線的脈沖周期,第二個表格的第i 個元素指出第i 段應輸出的脈沖個數,各段輸出脈沖數不相同. 這是一種等時間間隔不等脈沖數的控制方法. 該方法可實現按指數規律的升降速控制. 為方便單片機編程,本文采用了等脈沖數不等時間間隔方法, 僅使用一個表格,表格中各元素Ti 按下述公式計算
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設計 控制器 步進 電機 升降 通用
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