步进电机跟踪伺服系统的设计
步进电机控制系统设计
步进电机控制系统设计传统的电流式掌握方法是检测流经绕组的电流，并将反馈信号送到掌握芯片，然后由掌握芯片打算是增加还是降低绕组电流，以取得所需的电流强度。
这种掌握方法使电机在宽转速和宽电源电压范围内保持抱负的转矩，特别适用于全步进和半步进电机驱动，而且实现起来特别简单。
闭环掌握电路将电流施加到绕组。
反电动势(BEMF)会降低绕组电压，延长电流达到抱负值的时间，因此，反电动势限制电机转速。
虽然系统无需知道反电动势值，但是，不重视且不修正这个数值将会导致系统性能降低。
由于电源电压变化导致峰值电流有时波动幅度很大，所以，直到现在，工程师还是尽量避开使用电压式掌握方法。
工程师们还想避开反电动势随着电机转速增加而上升的问题。
在这种状况下，业内消失了能够补偿反电动势的智能电压式掌握系统。
这种驱动方法使电机运转更顺畅，微步辨别率更高，是对高精度定位和低机械噪声要求严格的应用的抱负选择。
电压式掌握是一种开环掌握：当正弦电压施加到电机相位时，机电系统将回馈正弦电流。
我们可以用数字方法补偿反电动势和峰流变化。
在记住电机的精确特性（电机电感-转速曲线、反电动势-转速曲线、电机电阻）后，计算并施加电压，以取得抱负的电流值。
电压式掌握方法是向电机施加电压，而不是恒流。
施加的电压值能够补偿并完全消退反电动势效应，施加电压的上升速率与因电机转速增加而导致反电动势上升的速率相同，保证电流幅度对转速曲线平坦。
在已知所需电流后，就可以确定取得该电流需要施加的精确电压值。
因此，电流是由电压间接掌握，如图1所示。
图1：反电动势(BEMF)补偿电压式掌握还节约了分流电阻，可取得高微步辨别率和极低的转矩脉动。
事实上，意法半导体的L6470取得了多达128步的微步掌握。
这款数字电机掌握驱动器的核心是一个能够降低微掌握器资源占用率的数字运动引擎(DME)。
数字运动掌握引擎是由行为命令掌握，例如，肯定位置恳求，并根据预设转速曲线边界驱动电机运动。
基于步进电机的位置随动系统的设计
０ 引言
随动控制 系统 又 名伺 服 驱动 系 统 ， 是一 种 以机 械位置 或角度 作为 控 制对 象 的 自动 控制 系统 ， 使用
的驱动电机具有响应速度快 、 定位准确、 转动惯量较 大等特 点 。步进 电机 是将 电脉 冲信 号转换 成相应 的 角位移 或线 位移 的控 制 电动机 。基 于步进 电机 的位
Ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｉｔｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ａｅ ｉｔ ｓｏ ｅ ｔ ｎ ｍｉ ｅ ｎ ｅ ｅｖ ｒ ｔ ｅ ｉ ｆ ｒ ｄ ｓ ｎ ｏ Ｔ１ ８ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｄ ｓ ｃ ｈ ｈ ｒ ｔｒ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ ｒａ ｄ ｒ ｃ ｉｅ ， ｎｒ ｅ ｅ ｓ ｒＳ ａ ｎ ｓｃ ｈ ｔ ａ ｔ ｈ ａ ８
２１ ０ ２年第２ 期
文章编 号：０ ９－ ５ ２ ２ １ ）２— ０２— ３ １０ ２ ５ （０２ ０ ０ ８ ０ 中图分类号 ：Ｐ １ Ｔ３ １ 文献标识码 ： Ａ
基 于步 进 电机 的位 置 随动 系统 的设 计
赖若麒 ，刘竹林 ，任 帅 ，苏再卿 黄 丽 ， ，孙 亚豪
２ Ｓｈ ｏ ｏ ａ ｏ ￣ Ｅ ｕ ａ ｏ ，ｈ ｎ ｏ ｇＥ ｏ ｏ ｉ ｉｅｓ ｙ Ｊｎ ｎ２ ０ １ ， ｈｎ ） ． ｃｏ ｌ ｆ ｆ ｎ ｄ ｃｔ ｎ Ｓ ａ ｄ ｎ ｃ ｎ ｍ ｃＵｎｖｒｉ ，ｉ ５０ ４ Ｃ ｉａ Ｎｉ ｉ ｔ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｒ ｉ ａ ｅ ｅ ｉｎ ｏ ｉｉｎ ｅｖ ｙ ｔｍ ． ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｄ ｓｇ ｓ ｐ ｓｔ ｓ ｒ ｏ ｓ ｓｅ ｗｈｉｈ ｉ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌ ｒ ｃ ｉｇ ｆｒ ｔ ｅ ｂ ｒｉｒ ｏ ｃ ｍｐ ｅ ｎｓ ａ ｇｅ ｔａ ｋｎ ｏ ｈ ａ ｒｅ ．
步进电动机伺服系统概述
图6-7 矩角特性
6.2 步 进 电 动 机伺 服系统
图6-8 步进电动机静态矩角特性曲线 图6-9 启动转矩
如图6-8所示，三相步进电动机各相的矩 角特性曲线的相位差为1/3周期，其中曲线 A和曲线B的交点所对应的力矩Tq是电动机 运行状态的最大启动转矩。也就是说，只 有负载转矩TL小于Tq，电动机才能正常启 动运行；否则，容易造成丢步，电动机也 不能正常启动。
(输入信号)
CNl-7 CN1-8
RDY COM
控制回路正常 (输出信号)
输出信号公共点
CNl-9 ZERO
电气循环原点 (输出信号)
单脉冲方式时，正反转方向(DIR DIR )信号
双脉冲方式时，反转脉冲(CCW、CCW )信号
当控制电源、回路正常时，输出低电平信号
RDY、ZERO输出信号的公共点 半步运行时每二十拍送出一电气循环原点 整步运行时每十拍送出一电气循环原点
6.2 步 进 电 动 机伺 服系统
图6-5 步进电动机原示意图
图6-6 三相反应式步进电机工作原理示意图
对每一相绕组通电的操作称为一拍，则A、B、C三相绕组轮流通电需要三
拍，从上面分析可知，电动机转子转动一个齿距需要三拍操作。实际上，电
动机每一拍都转一个角度，也称前进了一步，这个转过的角度称为步距角，
最高工作频率，记为fmax。它是决定定子绕组通电状态最高变化频率的 参数，即决定了步进电动机的最高转速。
6.2 步 进 电 动 机伺 服系统
5．矩频特性 矩频特性T=F(f)所描述的是
步进电动机连续稳定运行时输出 转矩与连续运行频率之间的关系 。如图6-10所示，该特性曲线上 每一频率f所对应的转矩为动态 转矩T。可见，动态转矩的基本 趋势是随连续运行频率的增大而 降低。
光电跟踪系统的伺服系统设计
光电跟踪系统的伺服系统设计【摘要】：本设计采用技术成熟的混合步进电机和RS485总线技术，针对光电跟踪系统高速转台特点，设计位置、速度环控制算法，采用先进电机控制技术，实现全数字化控制，转台具有高速稳定、速度和定位精度高特点。
【关键词】：光电跟踪；步进电机；DSP；宽调速比1 引言伺服系统经历了从液压到机电，从模拟控制到数字控制，从集中式到分布式发展历程，这些发展使得伺服系统的稳定性、可靠性、安全性等各方面得到了很大的改进，现代控制技术已经应用于伺服控制系统的各个设计环节，本文以某光电跟踪系统转台伺服系统实现说明设计方法。
2 系统设计方案本伺服系统采用RS485总线和全数字闭环控制，由控制器、功率放大器、步进电机及减速器、位置、速度传感器、转台等组成。
伺服系统组成如图1所示。
由于跟踪平台对速度控制精度要求非常高，单纯依靠脉冲频率控制步进电机来实现平台速度存在一定风险，本文通过设计位置和速度双闭环控制，实现转台定位精度和速度精确控制功能。
3 系统各组成部分及工作原理系统主要由控制模块、驱动模块和位置速度检测模块和执行机构组成。
控制模块主要功能是控制状态运动，主控电路根据接收到终端控制命令进行解释，获取转台角度信息，将终端给定的目标角度与采集到转台实时角度进行比较运算处理，得到角度误差值，DSP通过运算输出控制信号经驱动芯片后输出控制电机旋转，电机旋转带动转台向目标角度方向运动，完成转台运动控制。
主控电路通过I/O口读取驱动芯片状态，将转台角度信息和驱动芯片工作状态数据综合处理后打包发送终端。
3.1 控制模块控制器核心为主控电路，控制核心采用TMS320F2812 DSP处理器，具有电机控制事件管理器模块，主控电路通过可编程逻辑器件实现数据总线和接口电路转换，大大节省外围器件数量。
3.2 功率驱动模块功率驱动模块主要由功率驱动芯片及外围电路组成，在DSP的信号控制下，输出步进电机控制信号，完成功率驱动功能。
伺服电机对异步电机速度跟踪实验装置设计论文
南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院（系）：电子与电气工程学院专业：自动化学生：指导教师：完成日期 2012年 5 月南阳理工学院本科毕业设计（论文）伺服电机对异步电机速度跟踪实验装置设计—控制程序设计Design of Servo Motor For Asynchronous Motor Speed Strack—Design of Control Program总计： 23 页表格： 8 个插图： 16 幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）伺服电机度对异步电机跟踪实验装置设计—控制程序设计Design of Servo Motor For Asynchronous Motor Speed Strack—Design of Program Control学院（系）：电子与电气工程学院专业：自动化学生姓名：学号： 1指导教师（职称）：）评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nan yang Institute of Technology伺服电机对异步电机速度跟踪实验装置设计—控制程序设计自动化专业[摘要]本设计用台达变频器驱动异步电机，用旋转编码器测量电机转速，速度信号反馈给PLC，PLC驱动伺服电机跟踪异步电机转速，同时能实现用触摸屏做人机界面，使其能够通过触摸屏控制系统的的各个部件进行运转或停止，并且能通过触摸屏控制，来单独给定伺服驱动器一定的脉冲输出来控制伺服电机的转速，同时也能通过韩国奥托尼克斯生产的增量型旋转编码器的脉冲来测量变频器驱动的三相异步电动机转速。
并将脉冲输入到PLC的来控制伺服电机的转速，从达到实现伺服运动跟踪系统的设计要求。
[关键词]人机界面；变频器；编码器；可编程逻辑控制器；伺服驱动器；伺服电机Design of Servo Motor For Asynchronous Motor Speed Strack—Design of Program ControlAutomation Specialty Cao JunAbstract: The design of frequency converter with DELTA induction motor drive, with rotary encoder measuring the motor speed, speed signal feedback to PLC, PLC driven asynchronous motor servo motor tracking speed, and can realize do with touch screen man-machine interface, so it can through the touch screen control system of each parts in motion or stop, and through the touch screen control, to separate the given servo driver certain pulse output to control servo motor speed, at the same time also can through the South Korea autonicks production increment rotary encoder to measure the pulse frequency converter drive of the three-phase asynchronous motor speed. And to the input pulses PLC to control servo motor speed, from to reach servo movement tracking system design requirements.Key words: Human-computer interface ; inverter; rotary encoder ; programmable logic controller ; servo drive ;servo motor目录1 引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究的意义 (1)1.3 研究涉与国内外现状 (2)1.4 论文内容和主要任务 (3)2 控制系统的方案设计 (3)2.1 设计方案 (3)2.1.1 变频系统构成 (4)2.1.2 伺服控制系统 (5)2.1.3 PLC和人机界面控制系统 (6)2.2 实验台的设计规格 (7)3 系统设计过程中的问题和解决方案 (8)3.1 伺服驱动器出现报警 (8)3.2 伺服电机的转速达不到最大转速 (9)3.3 高速计数器不动做 (9)4 PLC控制系统程序设计 (10)4.1 程序流程图 (10)4.2 伺服电机正反转与段速程序设计实现 (11)4.3 伺服电机跟随功能的程序设计实现 (11)4.3.1 SPD模式程序设计实现 (11)4.3.2 高速计数器模式程序设计实现 (12)5 人机界面程序设计 (14)5.1 人机界面参数设定 (14)5.2 人机界面画面设计 (15)结束语 (19)参考文献 (20)附录 (21)致谢..................................................................................................... 错误!未定义书签。
步进电机通过一级齿轮减速驱动 单轴直线伺服移动机构系统设计
第一章：直线移动机构模块的设计1．工作台的选择根据设计要求初选工作台为30030020mm⨯⨯，密度7.813/g mm，质量约为14Kg。
2．滚动导轨副的选择计算和校核滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而获得动、静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。
驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之一。
与V型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约40倍。
适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约10倍。
能实现高定位精度和重复定位精度。
能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。
成对使用导轨副时，具有“误差均化效应”，从而降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。
导轨副滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承接能力及刚度比平面与钢球点接触时大大提高，滚动摩擦力比双圆弧滚道有明显降低。
导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的可校性；心部保持良好的机械性能。
简化了机械结构的设计和制造。
滑块可选用基本尺寸为30⨯，导轨副材料的选择为灰7080⨯铸铁HT200，因为它的耐磨性和减震性好，热稳定性好，容易铸造和切削加工，成本较低。
因设计任务要求，选用四块这样的滑块组成双排导轨，则总质量约为：kg kg 65.14=⨯。
2．1滚动体的尺寸和数目滚动体的直径越大，滚动摩擦系数就越小，摩擦阻力也就越小；滚动体的直径过小，不但摩擦阻力会加大，而且会产生滑动的现象。
因此在不受限制的情况下滚动体的直径越大越好，本次选择滚珠直径8mm ，查文献[3]式5-6有：d G 5.9≥Z其中，Z 为滚珠数目；G 运动部件的重力，单位N ；D 为滚珠直径，单位mm 则：8.585.9164=≥Z ，所以选每一导轨滑块上滚珠的数目为7。
2．2滚动导轨副的强度计算强度的判断条件是判别受力最大的那个滚动体上的载荷是否超过了许用载荷。
步进电机控制系统的设计及应用案例
步进电机控制系统的设计及应用案例步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
本文将为大家介绍步进电机控制系统的设计案例以及步进电机的经典应用集锦。
一种带有限位功能的步进电机控制器在基于图像处理评价函数的调焦系统中，常用的为爬山搜索法。
根据爬山搜索的原理，在开始搜索时，在搜索焦点的过程中，要防止由于图像噪声等干扰造成程序判断错误，导致调焦镜头越出调焦范围边界。
为了适应这种控制需求，对通用步进电机控制器进行了改进，使其在具有自动和手动控制功能的同时，引入限位信号反馈控制。
电机控制器使用硬件描述语言(HDL)编写，而限位信号则由位置感应电路中的光电开关器件自动反馈。
基于TMS320F28335的微位移步进电机控制系统设计本系统计划采用DSP控制步进电机推动轻装置移动实现测量装置的精准定位。
系统采用的主控制器为DSP28335，被控对象为最小步进角为1.8°的42步进电机，采用DSP输出PWM脉冲波通过电机驱动器摔制电机的运行。
系统根据具体控制要求改变对PWM参数的设置，并通过相关的算法对过程参数进行修正以完成系统目的。
电机控制系统的控制精度为线位移10μm，能够达到为实验室项目进行支持的目的，亦可广泛应用于电机控制领域。
基于CAN总线汽车组合仪表的设计与研究-步进电机驱动、存储电路设计及外围电路本系统步进电机VID29系列二相汽车仪表步进电机。
vID29-XX/VID29~xXp仪表步进电机是一种精密的步进电机，内置减速比180/1的齿轮系，主要应用于车辆的仪表指示盘，也可以用于其他仪器仪表装置中，将数字信号直接准确地转为模拟的显示输出，需要两路逻辑脉冲信号驱动。
毕业设计步进电机与进给系统的设计
目录第一章绪论 ........................................................................................... - 3 - §课题设计的目的和内容.......................................................... - 3 - §伺服系统的进展背景及意义................................................. - 3 - §直流伺服系统..................................................................... - 4 -§交流伺服系统..................................................................... - 4 -§交直流伺服系统的比较................................................... - 5 -§伺服系统的进展趋势 ....................................................... - 6 - 第二章步进电机与进给系统的设计............................................. - 10 - §步进电机的驱动与操纵........................................................ - 10 - §步进电机的选择 .............................................................. - 10 -§步进电机的驱动 .............................................................. - 11 -§步进电机操纵接口电路................................................. - 16 - §进给系统的设计计算 ............................................................ - 17 - §切削负载............................................................................ - 18 -§摩擦阻力............................................................................ - 18 -§等效传动惯量计算.......................................................... - 18 -§丝杠摩擦阻力矩的计算................................................. - 20 -§等效负载转矩................................................................... - 20 -§启动惯性阻力矩的计算................................................. - 21 -§步进电机输出轴上总负载转矩计算 .......................... - 21 - §2.3 步进电机的匹配选择....................................................... - 22 - §滚珠丝杠的校核 ..................................................................... - 22 - §承载能力的校核 .............................................................. - 23 -§2 压杆稳固性验算 ............................................................ - 23 -§刚度的验算 ....................................................................... - 24 - 第三章数控铣床的调试 ................................................................... - 26 - 总结....................................................................................................... - 28 - 参考文献 ................................................................................................ - 30 -第一章绪论一课题设计的目的和内容数控铣床是现代制造业中不可或缺的机械加工设备。