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步進電機加減速過程控制技術

正因為步進電機的廣泛應用,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，轉子由于慣性而跟隨不上電信號的變化，產(chǎn)生堵轉或失步在停止或減速時由于同樣原因則可能產(chǎn)生超步。如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)。為防止堵轉、失步和超步，提高工作頻率,要對步進電機進行升降速控制。

步進電機的轉速取決于脈沖頻率、轉子齒數(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。步進電機驅動器的原理是什么，步進電機驅動器采用單極性直流電源供電。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,轉子直徑增大，慣量增大，啟動頻率和很高運行頻率可能相差十倍之多。

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，即從一個低的轉速逐漸升速到運行轉速。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。

步進電機的控制技術

國內外的科技工作者對步進電機的速度控制技術進行了大量的研究，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，并在此基礎上設計開發(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，但因電機負載的變化，很難實現(xiàn)而線性加減速僅考慮電機在負載能力范圍的角速度與脈沖成正比這一關系，不因電源電壓、負載環(huán)境的波動而變化的特性，這種升速方法的加速度是恒定的，其缺點是未充分考慮步進電機輸出力矩隨速度變化的特性，步進電機在高速時會發(fā)生失步。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。

詳解導致步進電機定位不準的原因

強行使電機以要求的速度(大于極限起動預率)直接起動，可能會發(fā)生“丟步’或無響應。而當電機運行至終點時，雖然已經(jīng)立即停止發(fā)脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象，即產(chǎn)生過沖。    

由于慣性作用產(chǎn)生過沖現(xiàn)象并出現(xiàn)步進電機定位不準確的主要原因有以下幾點：     

（1）要求步進電機起動之初速度過高，遠遠超過步進電機的極限起動頻率，或者說是加速度太大，從而造成“丟布”情況；     

（2）步機電機馬達的功率達不到系統(tǒng)的要求；     

（3）步進電機在工作過程中或許遭受到干擾導致電機定位不準；     

（4）控制系統(tǒng)的控制器產(chǎn)生失誤動作；     

（5）換向時丟脈沖，單向運行定位準確，換向后定位出現(xiàn)偏差，并隨著換向次數(shù)的增加導致其偏差值就越明顯；     

（6）軟件存在設計缺陷；     

由于開環(huán)控制系統(tǒng)具有操作方便，價格低廉的優(yōu)點，所以我國所采用基本是以開環(huán)控制反應式步進電機為主。雖然步進電機應用廣泛，但其并不能如同普通的交(直)流電機在常規(guī)條件下使用，且從起點到終點的運行速度在理論狀況下，在電機的極限起動頻率大于運行的速度時，電機可按要求運行，并可達到預期的運行速度。然后再對脈沖信號進行分配，去控制功率放大器相應的晶體管導通，然后使步進電機的線圈得電。運行至行程結束時，也能立即發(fā)出可以實現(xiàn)停止功能的脈沖，并使電機停止運行。但實際情況是，步進電機能實現(xiàn)的極限起動預率較低，遠不能滿足較高的運行速度的要求。在這種工作狀況下，強行使電機以要求的速度(大于極限起動預率)直接起動，則會發(fā)生“丟步”或無響應。而當電機運行至終點時，雖然已經(jīng)立即停止發(fā)脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象，即產(chǎn)生過沖。      

需要我們特別注意的問題是，為了要保證系統(tǒng)的定位精準度并獲得較高的定位速度，主流系統(tǒng)都將定位過程劃分為兩種階段進行。步進電機的主要分類步進電動機的結構形式和分類方法較多，一般按勵磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種。分別為：粗定位階段及精定位階段。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，“丟步”和“過沖”是步進電機在運行中很常出現(xiàn)的兩種嚴重影響步進電機定位精度的“罪魁禍首”。

步進電機驅動器電壓、電流如何確定？

在我們選購驅動器時，經(jīng)常會遇到不知道選擇怎樣的電壓和電流的問題，今天根據(jù)我們的實際情況，為大家簡單分析一下。

嘉揚電機工程師認為步進電機驅動器的電壓和電流可以通過以下兩種方案來選擇配用。

1.步進電機驅動器電壓的確定

混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉速和響應要求來選擇。2、步進電機驅動器在電腦繡花機等紡織機械設備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉噪音低、運行平穩(wěn)、控制性能好、整機成本低。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的很大輸入電壓，否則可能損壞驅動器。

2.步進電機驅動器電流的確定

供電電源電流一般根據(jù)驅動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果采用開關電源，電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍。電子制造業(yè)：印刷電路板(PCB)設備、半導體器件設備(光刻機、晶圓加工機等)、液晶顯示器(LCD)設備、整機聯(lián)裝及表面貼裝(SMT)設備、激光設備(切割機、雕刻機等)、通用數(shù)控設備、機械手等。 配用步進電機驅動器：根據(jù)電機的電流，配用大于或等于此電流的驅動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅動器。對于大轉矩電機，盡可能用高電壓型驅動器，以獲得良好的高速性能。

如果實在無法自己選擇步進電機驅動器的電壓和電流，可以直接與我們的在線客服聯(lián)系。