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步進(jìn)電機(jī)加減速過程控制技術(shù)
正因為步進(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用,對步進(jìn)電機(jī)的控制的研究也越來越多,在啟動或加速時如果步進(jìn)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(jìn)電機(jī)進(jìn)行升降速控制。 步進(jìn)電機(jī)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(yùn)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(jìn)電機(jī)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(yùn)行頻率可能相差十倍之多。[1] 步進(jìn)電機(jī)的起動頻率特性使步進(jìn)電機(jī)啟動時不能直接達(dá)到運(yùn)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(yùn)行轉(zhuǎn)速。停止時運(yùn)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(jìn)電機(jī)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(fù)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(jìn)電機(jī)快速的達(dá)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(yùn)行頻率下步進(jìn)電機(jī)所提供的力矩,又不能超過這個力矩。因此,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)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(yùn)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(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,建立了多種加減速控制數(shù)學(xué)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(jìn)電機(jī)的運(yùn)動特性,推廣了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍指數(shù)加減速考慮了步進(jìn)電機(jī)固有的矩頻特性,既能保證步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)動中不失步,又充分發(fā)揮了電機(jī)的固有特性,縮短了升降速時間。
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