技巧方法:如何控製步進電機升降速曲線?
發布時間:2014-11-03 責任編輯:sherryyu
【導讀】步bu進jin電dian機ji開kai環huan控kong製zhi係xi統tong中zhong,如ru何he防fang止zhi失shi步bu和he過guo衝chong是shi開kai環huan控kong製zhi係xi統tong能neng否fou正zheng常chang運yun行xing的de關guan鍵jian。所suo以yi能neng準zhun確que掌zhang握wo步bu進jin電dian機ji升sheng降jiang速su曲qu線xian控kong製zhi方fang法fa也ye是shi不bu容rong小xiao覷qu的de。本ben文wen就jiu為wei大da家jia詳xiang解jie。
在一些控製簡單或要求低成本的運動控製係統中,經常用步進電機做執行元件。步進電機在這種應用場合下最大的優勢是:keyikaihuanfangshikongzhierwuxufankuijiunengduiweizhihesudujinxingkongzhi。danyezhengshiyinweifuzaiweizhiduikongzhidianlumeiyoufankui,bujindianjijiubixuzhengquexiangyingmeicilicibianhua。ruguolicipinlvxuanzebudang,dianjibunenggouyidaoxindeweizhi,nameshijidefuzaiweizhixiangduikongzhiqisuoqidaideweizhichuxianyongjiuwucha,jifashengshibuxianxianghuoguochongxianxiang。yincibujindianjikaihuankongzhixitongzhong,ruhefangzhishibuheguochongshikaihuankongzhixitongnengfouzhengchangyunxingdeguanjian。
失shi步bu和he過guo衝chong現xian象xiang分fen別bie出chu現xian在zai步bu進jin電dian機ji啟qi動dong和he停ting止zhi的de時shi候hou。一yi般ban情qing況kuang下xia,係xi統tong的de極ji限xian啟qi動dong頻pin率lv比bi較jiao低di,而er要yao求qiu的de運yun行xing速su度du往wang往wang比bi較jiao高gao。如ru果guo係xi統tong以yi要yao求qiu的de運yun行xing速su度du直zhi接jie啟qi動dong,因yin為wei該gai速su度du已yi超chao過guo極ji限xian啟qi動dong頻pin率lv而er不bu能neng正zheng常chang啟qi動dong,輕qing則ze可ke能neng發fa生sheng丟diu步bu,重zhong則ze根gen本ben不bu能neng啟qi動dong,產chan生sheng堵du轉zhuan。係xi統tong運yun行xing起qi來lai以yi後hou,如ru果guo達da到dao終zhong點dian時shi立li即ji停ting止zhi發fa送song脈mai衝chong串chuan,令ling其qi立li即ji停ting止zhi,則ze由you於yu係xi統tong慣guan性xing作zuo用yong,電dian機ji轉zhuan子zi會hui轉zhuan過guo平ping衡heng位wei置zhi,如ru果guo負fu載zai的de慣guan性xing很hen大da,會hui使shi步bu進jin電dian機ji轉zhuan子zi轉zhuan到dao接jie近jin終zhong點dian平ping衡heng位wei置zhi的de下xia一yi個ge平ping衡heng位wei置zhi,並bing在zai該gai位wei置zhi停ting下xia。
為了克服失步和過衝現象,應在步進電機啟停時進行如圖1所示的升降速控製。
從圖1可以看出,L2段為恒速運行,L1段為升頻,L3段為降頻,按照“失步”的定義,如果在L1及L3duanshangshengjixiajiangdekongzhipinlvbianhuadayubujindianjidexiangyingpinlvbianhua,bujindianjijiuhuishibu,shibuhuidaozhibujindianjitingzhuan,jingchanghuiyingxiangxitongdezhengchanggongzuo,yinci,zaibujindianjibiansuyunxingzhong,bixujinxingzhengquedeshengjiangsukongzhi。
以下按不同的控製單元,介紹幾種常用的步進電機升降速控製方法。
1、運動控製卡作上位控製單元——以MPC01係列運動卡為例
MPC01係列運動控製卡可以作為PC機(ji)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)。卡(ka)上(shang)的(de)專(zhuan)用(yong)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)芯(xin)片(pian)可(ke)自(zi)動(dong)進(jin)行(xing)升(sheng)降(jiang)速(su)計(ji)算(suan)。其(qi)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)函(han)數(shu)庫(ku)中(zhong)也(ye)有(you)專(zhuan)門(men)進(jin)行(xing)梯(ti)形(xing)升(sheng)降(jiang)速(su)運(yun)動(dong)參(can)數(shu)設(she)置(zhi)的(de)函(han)數(shu)——set_profile(intch,doublels,doublehs,doubleaccel)。其參數定義如下:
ch:設定的軸號。
ls:設定低速(起始速度)的值。單位為pps(脈衝/秒)
hs:設定高速(恒速段)的值。單位為pps(脈衝/秒)
accel:設定加速度大小。單位為ppss(脈衝/秒/秒)
用戶在調用運動指令函數時,隻需指定總的脈衝數,運動控製卡上的專用運動控製芯片便按照set_profile函數設置的運動參數自動進行升降速計算,而不會占用PC機的CPU資源。
2、用具有運動控製功能的PLC做上位控製單元——以鬆下FP0係列PLC為例。

鬆下FP0係列PLC具有專用的運動控製指令,其CPU單元可自動進行圖1所示的升降速計算。和MPC01係列運動控製卡相似,用戶隻需設置梯形速度的初速度ls、恒速hs、加速時間t和所需發的脈衝數P。運行此程序段,當PLC檢測到輸入端X2的一個上跳變時,便自動執行如圖1所示的升降速脈衝輸出功能。
3、用單片機做上位控製單元
采(cai)用(yong)微(wei)機(ji)對(dui)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)進(jin)行(xing)加(jia)減(jian)速(su)控(kong)製(zhi),實(shi)際(ji)上(shang)就(jiu)是(shi)改(gai)變(bian)輸(shu)出(chu)脈(mai)衝(chong)的(de)時(shi)間(jian)間(jian)隔(ge),升(sheng)速(su)時(shi)使(shi)脈(mai)衝(chong)串(chuan)逐(zhu)漸(jian)加(jia)密(mi),減(jian)速(su)時(shi)使(shi)脈(mai)衝(chong)串(chuan)逐(zhu)漸(jian)稀(xi)疏(shu)。采(cai)用(yong)定(ding)時(shi)器(qi)中(zhong)斷(duan)方(fang)式(shi)控(kong)製(zhi)電(dian)機(ji)變(bian)速(su)時(shi),實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)不(bu)斷(duan)改(gai)變(bian)定(ding)時(shi)器(qi)裝(zhuang)載(zai)值(zhi)的(de)大(da)小(xiao)。
單dan片pian機ji在zai控kong製zhi電dian機ji加jia減jian速su的de過guo程cheng中zhong,一yi般ban用yong離li散san方fang法fa逼bi近jin理li想xiang的de升sheng降jiang速su曲qu線xian。加jia減jian速su的de斜xie率lv在zai直zhi線xian加jia速su過guo程cheng中zhong,速su度du不bu是shi連lian續xu變bian化hua,而er是shi按an分fen檔dang階jie段duan變bian化hua,為wei與yu要yao求qiu的de升sheng速su斜xie率lv相xiang逼bi近jin,必bi須xu確que定ding每mei個ge台tai階jie上shang的de運yun行xing時shi間jian,見jian圖tu3。時間Δt越小,升速越快,反之越慢。Δt的大小可由理論或實驗確定,以升速最快而又不失步為原則。每個台階的運行步數為為Ns=fsΔt=sΔN,反映了每個速度台階運行步數與當前速度szhijiandeguanxi,chengxuzhixingguochengzhong,meicisudushengyidang,douyaojisuanzhegetaijieyingzoudebushu,ranhouyidijianfangshijianzha,dangjianzhilingshi,gaidangsuduyunxingwanbi,shengruyouyidangsudu。
dianjizaishengsuguochengzhong,duishengsuzongbushujinxingdijiancaozuo,dangjianzhilingshishengsuguochengjieshu,zhuanruyunsuyunzhuanguocheng。jiansuguochengdeguilvyushengsuguochengxiangtong,zhishianxiangfandeshunxujinxing。zaibujindianjideqitingguochengzhong,genjukongzhixitongdejutitedian,caiyongshangshusanzhongshengjiangsukongzhifangshizhiyi,doukeyibimiandianjishibuhuoguochong,dadaobijiaojingquedekongzhi。

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