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步进电机加减速过程控制技术

浏览次数:        日期:2020-04-26
由于步进电动机的广泛应用,对步进电动机的控制研究越来越多。如果在启动或加速时步进脉冲变化太快,则转子由于惯性而无法跟随上电信号的变化。出于相同的原因,堵转或失步可能会导致在停止或减速时出现超速。为了防止失速,失步和超步并增加工作频率,必须控制步进电动机以增加或减小其速度。步进电机的速度取决于脉冲频率,转子齿数和节拍数。它的角速度与脉冲频率成正比,并且与脉冲时间同步。因此,在一定数量的转子齿和运行节拍的情况下,只要控制脉冲频
率,就可以获得所需的速度。由于步进电机通过其同步转矩启动,因此启动频率不高,以免失步。特别是随着功率的增加,转子直径增加,惯性增加,起始频率和最大工作频率可能相差十倍之多。步进电动机的启动频率特性会阻止步进电动机在启动时直接达到工作频率,但是必须要有一个启动过程,即将速度从低速逐渐提高到工作速度。停止时,运行频率不能立即降低到零,但是必须有一个高速过程逐渐降低到零。

步进电机的输出转矩随着脉冲频率的增加而减小。启动频率越高,启动转矩越小,驱动负载的能力越差。启动时会导致失步,停止时会发生失步。赶为了使步进电动机能够快速达到所需的速度而不会丢失步长或超调,关键是要使加速过程中加速所需的扭矩不仅充分利用步进电动机在每个工作频率下提供的扭矩,而且也不能超过该扭矩。因此,步进电动机的操作通常经历三个阶段的加速,均匀速度和减速,这要求加速和减速过程的时间尽可能短,而恒定速度的时间则尽可能长。特别是在需要快速响应的工作中,从起点到终点的运行时间最短,这需要最短的加速和减速过程,以及恒定速度下的最高速度。

国内外科学家对步进电动机的速度控制技术进行了大量研究,建立了多种用于加速和减速控制的数学模型,例如指数模型,线性模型等,并设计开发了一种在此基础上的多样性。该控制电路改善了步进电机的运动特性,并普及了步进电机的应用范围。指数加减速考虑了步进电动机的固有转矩频率特性,不仅可以确保步进电动机不会失去运动的步进,还可以充分利用电动机的固有特性,并且加速和减速时间缩短了,但是由于电动机负载的变化很难实现。线性加减速仅考虑负载容量范围内的电动机角速度与脉冲之间的关系,而与电源电压和负载环境无关。速度波动的特性,该速度的加速度-up方法是恒定的,缺点是没有充分考虑步进电机的输出转矩随速度的特性,并且步进电机在高速下会失去同步。
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