步进电机的速度控制要点.(DOC)
步进电机运动规律及速度控制方法
步进电机运动规律及速度控制方法姓名：吴良辰班级：10机设（2）学号：6学期我们专业开设了机电传动控制这么课，它是机电一体化人才所需要知识结构的躯体，由于电力传动控制装置和机械设备是一个不可分割的整体，所以我么能从中了解到机电传动控制的一般知识，要掌握电机、电器、晶闸管等工作原理、特性、应用和选用的方法。
了解最新控制技术在机械设备中的应用。
在现代工业中，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且还包括控制电动机的一整套控制，以满足生产过程自动化的要求。
也就是说，现代机电传动是和各种控制元件组成的自动控制系统联系在一起。
机电系统一般可分为图一所示的三个部分。
图1 机电传动控制在没上这门课之前，在我自己认为，电机就是那些就是高中学的那些直流电动机，就是通电线圈在磁场转动。
那是直流电动机了，慢慢的我接触了交流电动机，刚开始知道220V市电。
记得大一下学期，我们金工实习了，看到工训下面那么多的车床，铣床，钻床……由于要提供大的功率，所以主电机都是选用380V。
上完这门让我更详细了解他们内部的结构和工作原理。
还说明知识是慢慢积累的过程。
见的多学的多。
我明白了很多以前的疑惑。
看到电视机上那些智能机器人，他们的活动很自如，就像仿生肌肉一样。
尤其是日本的机器人。
它的机械臂很有可能是步进电机控制的，还有一种说法是液压与气压控制的。
我觉的两者都有。
很有幸大一时候进入了第二课堂，在里面学到东西，也接触了步进电机，我是在学51单片机那时候也买了一个，就觉得很神奇。
在加上前几天参加了江西省电子设计大赛，我就感觉到要是要选控制类的题目做，步进电机是不能少的。
所以步进电机是个好东西。
我在网上查了一下资料，上个世纪就出现了步进电机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。
很遗憾的是它是国外人发明的。
开始写正题了，上完这门课，那个步进电机是让我很痴迷的。
步进电机在位置控制，速度，控制方面有着卓越的作用，是其他电机无法比拟的。
步进电机运动规律及速度控制方法
步进电机运动规律及速度控制方法姓名：吴良辰班级：10机设（2）学号：201010310206学期我们专业开设了机电传动控制这么课，它是机电一体化人才所需要知识结构的躯体，由于电力传动控制装置和机械设备是一个不可分割的整体，所以我么能从中了解到机电传动控制的一般知识，要掌握电机、电器、晶闸管等工作原理、特性、应用和选用的方法。
了解最新控制技术在机械设备中的应用。
在现代工业中，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且还包括控制电动机的一整套控制，以满足生产过程自动化的要求。
也就是说，现代机电传动是和各种控制元件组成的自动控制系统联系在一起。
机电系统一般可分为图一所示的三个部分。
图1 机电传动控制在没上这门课之前，在我自己认为，电机就是那些就是高中学的那些直流电动机，就是通电线圈在磁场转动。
那是直流电动机了，慢慢的我接触了交流电动机，刚开始知道220V市电。
记得大一下学期，我们金工实习了，看到工训下面那么多的车床，铣床，钻床……由于要提供大的功率，所以主电机都是选用380V。
上完这门让我更详细了解他们内部的结构和工作原理。
还说明知识是慢慢积累的过程。
见的多学的多。
我明白了很多以前的疑惑。
看到电视机上那些智能机器人，他们的活动很自如，就像仿生肌肉一样。
尤其是日本的机器人。
它的机械臂很有可能是步进电机控制的，还有一种说法是液压与气压控制的。
我觉的两者都有。
很有幸大一时候进入了第二课堂，在里面学到东西，也接触了步进电机，我是在学51单片机那时候也买了一个，就觉得很神奇。
在加上前几天参加了江西省电子设计大赛，我就感觉到要是要选控制类的题目做，步进电机是不能少的。
所以步进电机是个好东西。
我在网上查了一下资料，上个世纪就出现了步进电机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。
很遗憾的是它是国外人发明的。
开始写正题了，上完这门课，那个步进电机是让我很痴迷的。
步进电机运动规律及速度控制方法
步进电机运动规律及速度控制方法该设计的关键是确定脉冲定时tn，脉冲时间间隔即脉冲周期Tn和脉冲频率fn。
假设从启动瞬时开始计算脉冲数，加速阶段的脉冲数为n，并设启动瞬时为计时起点，定时器初值为D1，定时器初值的减量为△。
从加速阶段的物理过程可知，第一个脉冲周期，即启动时的脉冲周期T1=D1/f0，t1=0。
由于定时器初值的修改，第2个脉冲周期T2=(D1-△)/f0=T1-△/f0，脉冲定时t2=T1，则第n个脉冲的周期为：Tn=T1-(n-1)△/f0(1)脉冲定时为：(2)脉冲频率为：1/fn=Tn=T1-(n-1)△/f0(3)上式分别显示了脉冲数n与脉冲频率fn和时间tn的关系。
令△/f0=δ，即加速阶段相邻两脉冲周期的减量，则上述公式简化为：tn=(n-1)T1-(n-2)(n-1)δ/2(4)1/fn=T1-(n-1)δ(5)联立(4)、(5)，并简化fn与tn的关系，得出加速阶段的数学模型为：(6)其中，是常数，其值与定时器初值及定时器变化量有关，A=-δ,B=(2T1+δ)2,C=8δ。
加速阶段脉冲频率的变化为：(7)从(6)、(7)式可以看出，在加速阶段，脉冲频率不断升高，且加速度以二次函数增加。
这种加速方法对步进电机运行十分有利，因为启动时，加速度平缓，一旦步进电机具有一定的速度，加速度增加很快。
这样一方面使加速度平稳过渡，有利于提高机器的定位精度，另一方面可以缩短加速过程，提高快速性能。
PWM的主要目的是让电流是正弦波，也就是细分。
他的目的是减小步进电机的震动。
简单地说如果你是用哪种恒定的高电平来驱动步进电机，那么低速情况下，因为步进电机每次都是全速从前一个位置到达下一个位置，因此，实际上步进电机所花费的时间会明显小于你的换相的周期，因此电机会出现震动。
而PWM的目的就是让步进电机加速度别那么快，保证转子从老位置到新位置所花费的时间正好等于换相周期。
并且在这个期间转子的转动速度是基本上恒定的。
步进电机控制速度的方法
步进电机只能够由数字信号控制运行的，当脉冲提供给驱动器时，在过于短的时间里，控制系统发出的脉冲数太多，也就是脉冲频率过高，将导致步进电机堵转。
要解决这个问题，必须采用加减速的办法。
就是说，在步进电机起步时，要给逐渐升高的脉冲频率，减速时的脉冲频率需要逐渐减低。
这就是我们常说的“加减速”方法。
步进电机转速度是根据输入的脉冲信号的变化来改变的，从理论上讲，给驱动器一个脉冲，步进电机就旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)。
实际上，如果脉冲信号变化太快，步进电机由于内部的反向电动势的阻尼作用，转子与定子之间的磁反应将跟随不上电信号的变化，将导致堵转和丢步。
所以步进电机在高速启动时，需要采用脉冲频率升速的方法，在停止时也要有降速过程，以保证实现步进电机精密定位控制。
加速和减速的原理是一样的。
以加速实例加以说明：加速过程是由基础频率(低于步进电机的直接起动最高频率)与跳变频率(逐渐加快的频率)组成加速曲线(降速过程反之)。
跳变频率是指步进电机在基础频率上逐渐提高的频率，此频率不能太大，否则会产生堵转和丢步。
步电机系统解决方案加减速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线，当然也可采用直线或正弦曲线等。
使用单片机或者PLC，都能够实现加减速控制。
对于不同负载、不同转速，需要选择合适的基础频率与跳变频率，才能够达到最佳控制效果。
指数曲线，在软件编程中，先算好时间常数存贮在计算机存贮器内，工作时指向选取。
通常，完成步进电机的加减速时间为300ms以上。
如果使用过于短的加减速时间，对绝大多数步进电机来说，就会难以实现步进电机的高速旋转。
深圳市维科特机电有限公司成立于2005年，是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。
我们和全球产品性价比高的生产厂家合作，结合本公司专家团队多年的客户服务经验，给客户提供有市场竞争力的步进电机系统解决方案。
我们的主要产品有信浓(SHINANO KENSHI)混合式步进电机、日本脉冲(NPM)永磁式步进电机、减速步进电机、带刹车步进电机、直线步进电机、空心轴步进电机、防水步进电机以及步进驱动器、减振垫、制振环、电机引线、拖链线、齿轮、同步轮、手轮等专业配套产品。
步进电机的速度控制及运动规划.
步进电机的速度控制及运动规划步进电机区别于其他控制用途电机的最大特点是，它可接受数字控制信号（电脉冲信号）并转化成与之相对应的角位移或直线位移，因而本身就是一个完成数字模拟转化的执行元件。
而且它能进行开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量。
这样的增量位置控制系统与传统的直流伺服系统相比，其成本明显降低，几乎不必进行系统调整。
因此，步进电机广泛应用于数控机床、机器人、遥控、航天等领域，特别是微型计算机和微电子技术的发展，使步进电机获得更为广泛的应用。
步进电机的速度特性步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。
其角速度与脉冲频率成正比，而且在时间上与脉冲同步。
因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下，只要控制脉冲频率即可获得所需速度。
由于步进电机是借助它的同步转矩而启动的，为了不发生失步，启动频率是不高的。
特别是随着功率的增加，转子直径增大，惯量增大，启动频率和最高运行频率可能相差10倍之多。
为了充分发挥电机的快速性能，通常使电机在低于启动频率下启动，然后逐步增加脉冲频率直到所希望的速度，所选择的变化速率要保证电机不发生失步，并尽量缩短启动加速时间。
为了保证电机的定位精度，在停止以前必须使电机从最高速度逐步减小脉冲率降到能够停止的速度（等于或稍大于启动速度）。
因此，步进电机拖动负载高速移动一定距离并精确定位时，一般来说都应包括“启动－加速－高速运行（匀速）－减速－停止”五个阶段，速度特性通常为梯形，如果移动的距离很短则为三角形速度特性，如图1所示。
图1 步进电机的速度曲线步进电机控制系统结构PC机在适当的时刻通过对硬件控制电路上的8253计数器0赋初值，设置好加减速过程的频率变化（即速度、加速度变化），以防止失步。
例如，在点位控制中设置好速度曲线图，在起动和升速时，使步进电机产生足够的转矩驱动负载，跟上规定的速度和加速度；在减速时，下降特性使负载不产生过冲，停止在规定的位置。
硬件控制电路板上的8253产生脉冲方波作为中断信号源，启动细分驱动电路中的固化程序以产生一定频率的脉冲，经功率放大后驱动步进电机运动。
步进电机控制
步进电机控制步进电机控制文档一、概述本文档旨在提供步进电机的控制方法，以确保步进电机能够准确地执行所需的运动。
本文档介绍了实现步进电机控制所需的硬件和软件资源。
二、硬件资源本文档中所需的硬件资源如下：1. 步进电机2. 驱动器3. 控制器4. 电源5. 信号线三、软件资源本文档中所需的软件资源如下：1. 步进电机控制软件2. 控制器设置软件四、步进电机控制方法1. 步进电机控制软件设置首先，需设置步进电机控制软件参数。
通过该软件设置步进电机型号、步数和转速。
2. 控制器设置将步进电机和驱动器连接到控制器上，通过控制器设置步进电机驱动方式、电流值、脉冲宽度和脉冲频率。
3. 控制器和步进电机连接使用信号线将控制器和步进电机连接起来，确保信号传输的可靠性和稳定性。
4. 步进电机控制命令发送控制命令到控制器，以控制步进电机的运动。
命令包括启动、停止、加速、减速和转向，以确保步进电机按照预期的方式执行运动。
五、附件本文档所涉及附件如下：无六、法律名词及注释本文档所涉及的法律名词及注释如下：无七、可能遇到的困难及解决办法1. 步进电机控制软件设置错误解决方案：检查步进电机控制软件参数设置是否正确，如型号、步数和转速等是否正确设置。
2. 控制命令发送不到控制器解决方案：检查信号线是否连接正确，控制器与电脑间的通信接口是否正常。
3. 步进电机无法正常运行解决方案：检查驱动器是否连接正确，控制器是否正确设置，步进电机电源是否正常。
以上为本文档所列举的若出现其他问题，请参看设备相关说明书，或者咨询专业技术人员的意见。
八、结论以上为步进电机控制文档，旨在提供步进电机控制方法。
通过本文档所描述的硬件和软件资源的设置和连接，可控制步进电机按照预期的方式执行运动。
步进电机应用中速度设置
步进电机应用中速度设置2013-1-30 11:29:00 来源： [关闭][打印]设置步进驱动器的细分数，通常细分数越高，控制分辨率越高。
但细分数太高则影响 到最大进给速度。
一般来说，对于模具机用户可考虑脉冲当量为 0.001mm/P（此时最 大进给速度为 9600mm/min）或者 0.0005mm/P（此时最大进给速度为 4800mm/min）； 对于精度要求不高的用户，脉冲当量可设置的大一些，如 0.002mm/P（此时最大进给 速度为 19200mm/min）或 0.005mm/P（此时最大进给速度为 48000mm/min）。
对于两 相步进电机，脉冲当量计算方法如下：脉冲当量=丝杠螺距÷细分数÷200。
起跳速度：该参数对应步进电机的起跳频率。
所谓起跳频率是步进电机不经过加速， 能够直接启动工作的最高频率。
合理地选取该参数能够提高加工效率，并且能避开步 进电机运动特性不好的低速段；但是如果该参数选取大了，就会造成闷车，所以一定 要留有余量。
在电机的出厂参数中，一般包含起跳频率参数。
但是在机床装配好后， 该值可能发生变化，一般要下降，特别是在做带负载运动时。
所以，该设定参数最好 是在参考电机出厂参数后，再实际测量决定。
单轴加速度：用以描述单个进给轴的加减速能力，单位是毫米/秒平方。
这个指标由 机床的物理特性决定，如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。
这 个值越大，在运动过程中花在加减速过程中的时间越小，效率越高。
通常，对于步进 电机，该值在 100 ~ 500 之间，对于伺服电机系统，可以设置在 400 ~ 1200 之间。
在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型运动，注意观察， 如果没有异常情况，然后逐步增加。
如果发现异常情况，则降低该值，并留 50%~100% 的保险余量。
弯道加速度：用以描述多个进给轴联动时的加减速能力，单位是毫米/秒平方。
步进电机的速度控制及运动规划
计 起 定时 初 为Ｄ， 时 初 时 点， 器 值 ｌ定 器
值的减量为八 。从加速阶 段的物理过程 可知 ，第一个脉冲 周期 ，即启动时的脉
冲周期Ｔ 行Ｄ／。ｔ 。 由干定时器初 ｆ 上 ，竺
值的 改， ２ 脉 周 Ｔ钊 一 ） 修 第 个 冲 期 ＺＤ △／ 九 Ｔ △／） 冲定 行 上则 ＝ｌ ｆ， 一 ． 脉 时ｔＴ， 第ｎ
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冲频率直到所希 望的速度 ， 选抒的变 所 化速率要保 证电机不发生失步 ，并尽量 缩 短启动加速时 间。为 了保证 电机的定 位 精度 ， 在停 止以前必须使 电机从最高 速 度逐步减小脉 冲率 降到 能够 停止的速 度 （ 干或稍大干启动速 度） 等 。因此 ， 步 进 电机 拖动负载高速移 动 定 距离并精 确 定位时 ，一般来说都应 包括 “ 启动 一
巨匡
图１ 步进电机的速度曲线 步进电机控制系统结构 ＰＣ机 在适 当的 时刻通过 对硬件控 制 电路上 的 ８５ 计数器 ０ ２３ 赋初值 ， 置 设 好加减速过 程的频率变化 （ 即速 度、加
运动 方式 衡件
制， 具有 电路 简单、 控制方便 等优点 在 这种控制 中，微机软件 占用的存储 单元 少 ，程序开发不受 定时限制 。只要外 部 中断允 许，微机就能在 电机的每一步 之 间 自由地执行 其他任务 ，以实现多台步 进电机的运动榨 制
任 「寸 召一 衬 Ｃ
ＶＣ ＋＋设计 良好 的控制 接 口界面
方
便 地实现 了运动方 式、 度 ． 速 加减速 的 选 择和 位置控 制 ，具 有 一 定程 度的 智 能 。该控制 单元减 少了 Ｐ Ｃ机 被 占用时 间，以便 于在 电机运 行的 同时 去完成 别 的工作 ，从 而 实现 了二 台步 进电机 的 加减速 和速 度及 位 置控 制 。并 目利 用 了细分 驱动 电 源 ，提 高 了步进 精度 和 定位精度 。
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步进电机的速度控制
步进电机是一种能将脉冲信号转换成角位移或线位移的执行器件，广泛应用于各种工业设备中。
步进电机的角位移或线位移与控制脉冲数成正比。
通过改变脉冲频率就可以调节电机的转速，实现电机的加减速，转向等。
在实际步进电机应用中，尤其在要求快速响应的控制系统中，其关键问题是如何保证步进电机在运行过程中不发生失步。
调速电动机控制系统按其功能分为以下几个部分：中央处理器首选8051系列单片机；测速电路；A/D转换电路；供电电路；过零脉冲的形成电路；可控硅的触发电路；通信串行接口电路；显示接口电路以及时钟复位电路。
步进脉冲的调频方法
1、软件延时：通过调用标准的延时子程序来实现。
优点是程序简单，不占硬件资源，缺点是浪费CPU的宝贵时间，在控制过程中，ＣＰＵ不能做其他的事。
2、硬件定时：假设控制器为AT89S52单片机，晶振频率为12MHZ，将T0作为定时器使用，设定T0工作在模式1（16为定时/计数器）。
只需要改变T0的定时常数，就可以实现步进电机的调速。
步进电机的速度控制规律：
1、按梯形规律升降，即步进电机的转速每跃进一个台阶后，恒速行驶一段时间。
这种方法的缺点是在恒速阶段没有加速，为充分利用步进电机的加速性能，而且高频阶段加速台阶高，步进电机在速度阶跃时会发生失步。
2、按直线规律升降速方式，由于这种升速方法的及速度是恒定的，其缺点是未充分考虑步进电机输出力矩随速度变化的特性，步进电机高速时会发生失步。
3、第三种是按指数规律升降速，在以微处理器为核心的驱动器中，常用定时常数递减（递加）的方法实现升降速，升速曲线成上凹形，低频时升速太慢，高速时升速太快。
（注：素材和资料部分来自网络，供参考。
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