TOP26毕业设计_基于单片机的步进电机升降频的控制系统的设计.doc文档免费在线阅读

为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。

在它的作用下，电机随频率或速度的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

为什么步进电机低速时可以正常运转，但若高于定速度就无法启动，并伴有啸叫声步进电机有个技术参数空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。

在有负载的情况下，启动频率应更低。

如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按定加速度升到所希望的高频电，三相六拍运行方式即步距角对应个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。

度转子齿数运行拍数，以常规二四相，转子齿为齿电机为例。

四拍运行时步距角为数产生不同对磁极磁场的励磁线圈对数。

常用表示。

拍数完成个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用表示，或指电机转过个齿距角所需脉冲数，以三相电机为例，有三相三拍运行方式即，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。

电机正反转控制当电机绕组通电时序为为正转，通电时序为时为反转。

图电流或电压对动力矩的影响静态指标相行时的平均电流而非静态电流，平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。

如图所示，曲线电流最大或电压最高曲线电流最小或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。

要使平均电流大在种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。

电机旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。

最大空载的运行频率电机在种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

洛阳理工学院毕业设计论文运行矩频特性电机布式电机各相按圆周依次排列。

轴向分布式电机各相按轴向依次排列。

步进电机的各项参数指标动态指标失步电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。

称之为失步。

最大空载起动频率电机在种驱动形式矩放大器配用，才能驱动机床工作台等较大的负载。

功率式输出力矩在以上，可以直接驱动机床工作台等较大的负载。

按定子数单定子式双定子式三定子式多定子式按各相绕组分布径向分反应力矩实现步进运行。

激磁式定转子均有激磁绕组或转子用永久磁钢，由电磁力矩实现步进运行。

按输出力矩大小伺服式输出力矩在百分之几之几至十分之几只能驱动较小的负载，要与液压扭的数量进行分类等。

根据不同的分类方式，可将步进电机分为多种类型，如表所示。

洛阳理工学院毕业设计论文表步进电机的分类分类方式具体类型按力矩产生的原理反应式转子无绕组，由被激磁的定子绕组产生表和计算相结合的方法实现了步进电机的升降速过程的控制。

本系统采用单片机为核心对步进电机进行控制。

步进电机的分类步进电机的分类方式很多，常见的分类方式有按产生力矩的原理按输出力矩的大小以及按定子和转子以在步进电机控制中必须要采取升降速控制措施。

本文根据步进电机的动力学方程和矩频特性曲线建立系统的数学模型，采用指数规律的升降速算法，对升降速的过程进行离散处理，用定时器控制发出脉冲的时间间隔，采用查，故在速度和精度要求不太高的场合具有定的使用价值。

从步进电机的矩频特性可知，启动频率越高，启动转矩越小，带动负载的能力越差。

当启动频率较高时，启动时会造成失步，而停止时由于惯性作用又会发生过冲，所给脉冲的电平信号直接变换为具有定方向大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。

由于该系统没有反馈检测环节，它的精度较差，速度也受到步进电机性能的限制。

但它的结构和控制简单容易调整是步进电机接收数字控制信号电脉冲信号，并将这些脉冲信号转换成与之相对应的角位移或直线位移。

步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统。

在此系统中，执行元件是步进电机。

它受驱动控制线路的控制，将代表进个系统的运行流程，以及重要子系统的流程，最终编写了完整的运行程序。

洛阳理工学院毕业设计论文第章步进电机工作原理步进电机是种完成数字模拟转换的执行元件。

步进电机区别于其他控制用途电动机的最大特点的变化产生转矩。

现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。

本文第章系统介绍了步进电机的分类，结构，以及它的工作原理。

第二章着重介绍了本系统的硬件控制方案，对用到的外围芯片做了简单的介绍。

第三章给出了整个的变化产生转矩。

现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。

本文第章系统介绍了步进电机的分类，结构，以及它的工作原理。

第二章着重介绍了本系统的硬件控制方案，对用到的外围芯片做了简单的介绍。

第三章给出了整个系统的运行流程，以及重要子系统的流程，最终编写了完整的运行程序。

洛阳理工学院毕业设计论文第章步进电机工作原理步进电机是种完成数字模拟转换的执行元件。

步进电机区别于其他控制用途电动机的最大特点是步进电机接收数字控制信号电脉冲信号，并将这些脉冲信号转换成与之相对应的角位移或直线位移。

步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统。

在此系统中，执行元件是步进电机。

它受驱动控制线路的控制，将代表进给脉冲的电平信号直接变换为具有定方向大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。

由于该系统没有反馈检测环节，它的精度较差，速度也受到步进电机性能的限制。

但它的结构和控制简单容易调整，故在速度和精度要求不太高的场合具有定的使用价值。

从步进电机的矩频特性可知，启动频率越高，启动转矩越小，带动负载的能力越差。

当启动频率较高时，启动时会造成失步，而停止时由于惯性作用又会发生过冲，所以在步进电机控制中必须要采取升降速控制措施。

本文根据步进电机的动力学方程和矩频特性曲线建立系统的数学模型，采用指数规律的升降速算法，对升降速的过程进行离散处理，用定时器控制发出脉冲的时间间隔，采用查表和计算相结合的方法实现了步进电机的升降速过程的控制。

本系统采用单片机为核心对步进电机进行控制。

步进电机的分类步进电机的分类方式很多，常见的分类方式有按产生力矩的原理按输出力矩的大小以及按定子和转子的数量进行分类等。

根据不同的分类方式，可将步进电机分为多种类型，如表所示。

洛阳理工学院毕业设计论文表步进电机的分类分类方式具体类型按力矩产生的原理反应式转子无绕组，由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。

激磁式定转子均有激磁绕组或转子用永久磁钢，由电磁力矩实现步进运行。

按输出力矩大小伺服式输出力矩在百分之几之几至十分之几只能驱动较小的负载，要与液压扭矩放大器配用，才能驱动机床工作台等较大的负载。

功率式输出力矩在以上，可以直接驱动机床工作台等较大的负载。

按定子数单定子式双定子式三定子式多定子式按各相绕组分布径向分布式电机各相按圆周依次排列。

轴向分布式电机各相按轴向依次排列。

步进电机的各项参数指标动态指标失步电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。

称之为失步。

最大空载起动频率电机在种驱动形式电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。

最大空载的运行频率电机在种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

洛阳理工学院毕业设计论文运行矩频特性电机在种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。

电机旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流而非静态电流，平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。

如图所示，曲线电流最大或电压最高曲线电流最小或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。

要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。

电机正反转控制当电机绕组通电时序为为正转，通电时序为时为反转。

图电流或电压对动力矩的影响静态指标相数产生不同对磁极磁场的励磁线圈对数。

常用表示。

拍数完成个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用表示，或指电机转过个齿距角所需脉冲数，以三相电机为例，有三相三拍运行方式即，三相六拍运行方式即步距角对应个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。

度转子齿数运行拍数，以常规二四相，转子齿为齿电机为例。

四拍运行时步距角为度度俗称整步，八拍运行时步距角为度度俗称半步。

洛阳理工学院毕业设计论文步进电机控制系统组成原理典型的步进电机控制系统，如图所示。

图步进电机控制系统的组成步进电机控制系统主要由步进控制器功率放大器及步进电机组成。

步进电机控制是由缓冲寄存器环形分配器控制逻辑及正反转控制门组成的。

它的作用就是能把输入的脉冲转换成环形脉冲，以便控制步进电机，并能进行正反向控制。

功率放大器的作用就是把控制器输出的环形脉冲加以放大，以驱动步进电机转动。

在这种控制方式中，由于步进控制器线路复杂，成本高，因而限制了它的应用。

但是，采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器，问题将大大简化，不仅简化了线路，降低了成本，而且可靠性也大大提高。

特别是采用微型计算机控制，更可以根据系统的需要，灵活改变步进电机的控制方案。

典型的单片机控制步进电机系统原理图，如图所示。

图用单片机控制步进电机原理图图与图相比，主要区别在于用单片机代替了步进控制器。

因此，单片机的主要作用就是把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现方向控制。

当步进电机脉冲输入线上得到个脉冲，它便沿着方向控制线信号所确定的方向走步。

只要负载在步进电机允许的范围内，那么，每个脉冲将使电机转动个固定的步距角度。

根据歨距角的大小及实际