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步進(jìn)電機(jī)加減速過(guò)程控制技術(shù)
正因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用,對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制的研究也越來(lái)越多,在啟動(dòng)或加速時(shí)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(hào)的變化,產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步在停止或減速時(shí)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(duì)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(shí)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(dòng)的,為了不發(fā)生失步,啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)頻率特性使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能直接達(dá)到運(yùn)行頻率,而要有一個(gè)啟動(dòng)過(guò)程,即從一個(gè)低的轉(zhuǎn)速逐漸升速到運(yùn)行轉(zhuǎn)速。停止時(shí)運(yùn)行頻率不能立即降為零,而要有一個(gè)高速逐漸降速到零的過(guò)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(dòng)頻率越高,啟動(dòng)力矩就越小,帶動(dòng)負(fù)載的能力越差,啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成失步,而在停止時(shí)又會(huì)發(fā)生過(guò)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(guò)沖,其關(guān)鍵在于使加速過(guò)程中,加速度所要求的力矩既能充分利用各個(gè)運(yùn)行頻率下步進(jìn)電機(jī)所提供的力矩,又不能超過(guò)這個(gè)力矩。因此,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行一般要經(jīng)過(guò)加速、勻速、減速三個(gè)階段,要求加減速過(guò)程時(shí)間盡量的短,恒速時(shí)間盡量長(zhǎng)。特別是在要求快速響應(yīng)的工作中,從起點(diǎn)到終點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)間要求最短,這就必須要求加速、減速的過(guò)程最短,而恒速時(shí)的速度最高。 國(guó)內(nèi)外的科技工作者對(duì)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(jì)開發(fā)了多種控制電路,改善了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)間。
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