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步進電機加減速過程控制技術(shù)
正因為步進電機的廣泛應(yīng)用,對步進電機的控制的研究也越來越多,在啟動或加速時如果步進脈沖變化太快,轉(zhuǎn)子由于慣性而跟隨不上電信號的變化,產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步在停止或減速時由于同樣原因則可能產(chǎn)生超步。為防止堵轉(zhuǎn)、失步和超步,提高工作頻率,要對步進電機進行升降速控制。 步進電機的轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)。其角速度與脈沖頻率成正比,而且在時間上與脈沖同步。因而在轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運行拍數(shù)一定的情況下,只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度。由于步進電機是借助它的同步力矩而啟動的,為了不發(fā)生失步,啟動頻率是不高的。特別是隨著功率的增加,轉(zhuǎn)子直徑增大,慣量增大,啟動頻率和最高運行頻率可能相差十倍之多。[1] 步進電機的起動頻率特性使步進電機啟動時不能直接達到運行頻率,而要有一個啟動過程,即從一個低的轉(zhuǎn)速逐漸升速到運行轉(zhuǎn)速。停止時運行頻率不能立即降為零,而要有一個高速逐漸降速到零的過程。 步進電機的輸出力矩隨著脈沖頻率的上升而下降,啟動頻率越高,啟動力矩就越小,帶動負載的能力越差,啟動時會造成失步,而在停止時又會發(fā)生過沖。要使步進電機快速的達到所要求的速度又不失步或過沖,其關(guān)鍵在于使加速過程中,加速度所要求的力矩既能充分利用各個運行頻率下步進電機所提供的力矩,又不能超過這個力矩。因此,步進電機的運行一般要經(jīng)過加速、勻速、減速三個階段,要求加減速過程時間盡量的短,恒速時間盡量長。特別是在要求快速響應(yīng)的工作中,從起點到終點運行的時間要求最短,這就必須要求加速、減速的過程最短,而恒速時的速度最高。 國內(nèi)外的科技工作者對步進電機的速度控制技術(shù)進行了大量的研究,建立了多種加減速控制數(shù)學模型,如指數(shù)模型、線性模型等,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)了多種控制電路,改善了步進電機的運動特性,推廣了步進電機的應(yīng)用范圍指數(shù)加減速考慮了步進電機固有的矩頻特性,既能保證步進電機在運動中不失步,又充分發(fā)揮了電機的固有特性,縮短了升降速時間。
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