交流伺服电机的工作课件.ppt

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 执行元件的种类交 流(AC)伺 服 电 动 机直 流(DC)伺 服 电 动 机步 进 电 机其 它 电 机双 金 属 片形 状 记 忆 合 金压 电 元 件其 它电 磁 铁 及 其 它与 材 料 有 关气 压 马 达气 缸液 压 马 达油 缸电 动 机电 磁 式液 压 式气 压 式执行元件下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页伺服电动机控制方式的基本形式下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上

2、一页上一页 伺服电动机又称执行电动机。其伺服电动机又称执行电动机。其 伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 交流伺服电动机就是一台交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差它的定子上装有空间互差9090 的的两个绕组：励磁绕两个绕组：励磁绕组和控制绕组，其结构如图所示。组和控制绕组，其结构如图所示。励磁绕组励磁绕组控制绕组控制绕组杯形转子杯形转子内定子内定子下一页下一页总目录总目录

3、 章目录章目录返回返回上一页上一页放放大大器器检检测测元元件件2U2I+U+控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组UCU1I1U+励磁绕组串联电容励磁绕组串联电容C,是为了产生两相旋转磁场。是为了产生两相旋转磁场。适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近相位差接近9090,从而产生所需的旋转磁场。从而产生所需的旋转磁场。1UCU1I1U下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2UU放放大大器器检检测测元元件件2U2I+U+控制绕组控制绕组1I2I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录

4、章目录章目录返回返回上一页上一页02 s121 sss01 s22 s21 s1T2T正正转转转转反反下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页02 s121 sss01 s22 s21 s1T2T下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0.8 U20.6 U2on下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 交流伺服电机的输出功率一般为交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100 W，电源频率分电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广等多种。它的应用很广泛，如用泛，如用在各种自动控制、自动记录等系统中。在各种自动控制、自动记录等系统中。

5、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页工作原理也与直流电动机工作原理也与直流电动机相同。相同。供电方式：供电方式：他励供电。励磁绕组和电枢分别由两他励供电。励磁绕组和电枢分别由两个独立的电源供电。个独立的电源供电。U1为励磁电压，为励磁电压，U2为电枢电压为电枢电压MU1I1I2U2U+直流伺服电动机的接线图直流伺服电动机的接线图下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 直流伺服电机的机直流伺服电机的机械特性与他励直流电机械特性与他励直流电机相同一样，也可用下式相同一样，也可用下式表示表示TKKRKUnTEE2a2 机械特性曲线如图所示。机械特性曲线如图所

6、示。直流伺服电动机的直流伺服电动机的n=f(T)曲线曲线(U1=常数常数)U20.8U20.6U20.4U2nTO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控制等。制等。直流伺服电机输出功率一般为直流伺服电机输出功率一般为1-600W。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 测速发电机是一种转速测量传感器。在许测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中，它被用来测量旋转装置的多自动控

7、制系统中，它被用来测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转速大小成正比的信转速，向控制电路提供与转速大小成正比的信号电压。号电压。测速发电机分为交流和直流两种类型。测速发电机分为交流和直流两种类型。交流测速发电机又分为同步式和异步式两交流测速发电机又分为同步式和异步式两种，这里只分析异步式交流测速发电机的工作种，这里只分析异步式交流测速发电机的工作原理。原理。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 1转子转子定子定子励磁绕组励磁绕组输出绕组输出绕组 异步式交流测速发电机的结构与杯形转子异步式交流测速发电机的结构与杯形转子交流伺服电机相似，它的定子上有两个绕组，交流伺服电机相似

8、，它的定子上有两个绕组，一个是励磁绕组，一个是输出绕组。一个是励磁绕组，一个是输出绕组。输出输出绕组绕组2U+励磁励磁绕组绕组1U1I1+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 工作时，测速发电机的励磁绕组接交流电工作时，测速发电机的励磁绕组接交流电源源U U1 1，由由 U U1 1 4.44 4.44 f1 1N N1 1 1 1 可知：可知：11U 当被测转动轴带动发电机转子旋转时，转当被测转动轴带动发电机转子旋转时，转子切割子切割 1 1产生转子感应电势产生转子感应电势E Er r和转子电流和转子电流I Ir r，它们的大小与它们的大小与 1 1和转子转速和转子转速

9、 n 成正比：成正比：nEI1rr 转子电流转子电流 Ir也产生磁通也产生磁通 r，r 在输出绕组在输出绕组中感应出电压中感应出电压U2 ，U2的大小与的大小与 r r成正比：成正比：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页r2 U 综合上述分析可知：综合上述分析可知：nUnU112 当当 U U1 1恒定不变时，恒定不变时，U U2 2与与n 成正比，这样，成正比，这样，发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压信号，输出给控制系统。信号，输出给控制系统。由于铁心线圈电感的非线性影响，交流测由于铁心线圈电感的非线性影响，交流测速发电机的

10、输出速发电机的输出电压电压 U U2 2与与n 间间存在着一定的非存在着一定的非线性误差，使用时要注意加以修正。线性误差，使用时要注意加以修正。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 直流测速发电机分永磁式和他励式两种。直流测速发电机分永磁式和他励式两种。两种电机的电枢相同，工作时电枢接负载电阻两种电机的电枢相同，工作时电枢接负载电阻RL。但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场，但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场，因而没有励磁线圈；他励式的结构与直流伺服因而没有励磁线圈；他励式的结构与直流伺服电机相同，工作时励磁绕组加直流电压电机相同，工作时励磁绕组加直流电压U1励磁。励磁。他

11、他励式直流测速发电机接线图励式直流测速发电机接线图TGRLI2U2+Ra+EI1U1+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时，当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时，电枢产生电动势电枢产生电动势E，其大小为：其大小为：nKE E 发电机的发电机的输出电压为：输出电压为：2a2a2 IRnKIREUE 上式中代入：上式中代入：L22RUI 于是于是nRRKUEL2a1 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 可见，当励磁电压可见，当励磁电压U1保持恒定时（保持恒定时（亦亦恒恒定定），若，若Ra、RL不变，则输出电压不变，

12、则输出电压U2的大小的大小与与电枢转速电枢转速 n 成正比。成正比。这样，发电机就把被测装这样，发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压信号，输出给控制置的转速信号转变成了电压信号，输出给控制系统。系统。0nU2RL2RL1RL=RL2RL1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 值得注意的是，由于直流电机中存在着电值得注意的是，由于直流电机中存在着电枢反应现象，使得输出电压枢反应现象，使得输出电压U2与转速与转速n 有一定有一定的线性误差。的线性误差。RL越小、越小、n 越大，误差越大。因越大，误差越大。因此，在使用中应使此，在使用中应使RL和和 n的大小符合的大小符合直

13、流测速直流测速发电机的技术要求。发电机的技术要求。测速发电机的作用是将机械速度转变为电压测速发电机的作用是将机械速度转变为电压信号，在自动控制系统和计算装置中作为检测元信号，在自动控制系统和计算装置中作为检测元件、校正元件等。如在恒速控制系统中，测速发件、校正元件等。如在恒速控制系统中，测速发电机将速度转换为电压信号作为反馈信号，达到电机将速度转换为电压信号作为反馈信号，达到调节速度的作用。调节速度的作用。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 (步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉信号转换

14、为线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。距离。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 种类种类：励磁式励磁式和和两种。两种。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 下面以反应式步进电机为例说明步进电机的下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。结构和工作原理。如下：如下：ABCIAIBIC 定子内圆周定子内圆周均匀分布着六个均匀分布着六个磁极，磁极上有磁极，磁极上有励磁绕组，每两励磁绕组，每两个相对的绕组组个相对的绕组组成一相。采用成一相。采用Y连接，转

15、子有四连接，转子有四个齿。个齿。定子定子转子转子下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转因此会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转矩，使转子转动。矩，使转子转动。现以现以A B C A的通电顺序，使三相绕组的通电顺序，使三相绕组 轮流通入直流电流，观察转子的运动情况。轮流通入直流电流，观察转子的运动情况。BCIAIBIC下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CABBCA3412 A相绕组通电，相绕组通电，B、C相相不通电。气隙产生

16、以不通电。气隙产生以A-AA-A为轴线为轴线的磁场，而磁力线总是力图从的磁场，而磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过，故电动磁阻最小的路径通过，故电动机转子受到一个反应转矩，在机转子受到一个反应转矩，在此转矩的作用下，转子必然转此转矩的作用下，转子必然转到左图所示位置：到左图所示位置：1、3齿与齿与A、A极对齐。极对齐。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CABBCA3412同理，同理，B相通电时，转子会转过相通电时，转子会转过30 角，角，2、4齿和齿和B、B 磁极轴线对齐；当磁极轴线对齐；当C相通电时，转子相通电时，转子再转过再转过30 角，角，1、3齿和齿和C、C磁极

17、轴线对齐。磁极轴线对齐。1C342CABBA下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。所以称为三相单三拍工作方式。按按AB C A 的顺序给三相绕组的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过过30(步距角步距角)，每个通电循环周期，每个通电循环周期(3拍拍)磁场在磁场在空间旋转了空间旋转了360而转子而转子转过转过90(一个齿距角

18、一个齿距角)。按按AAB B BC C CA的顺序给三相的顺序给三相绕组轮流通电。绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制这种方式可以获得更精确的控制特性。特性。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CABBCA3412CABBCA3412 A相通电，相通电，转子转子1 1、3 3齿与齿与A、A 对齐。对齐。A、B相同时通电，相同时通电，A、A 磁极拉住磁极拉住1、3齿，齿，B、B 磁极拉住磁极拉住2、4齿，齿，转子转转子转过过15，到达左图到达左图所示位置。所示位置。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CABBCA3412 B B 相通电，相通电，

19、转子转子2、4齿与齿与B、B 对齐对齐,又转又转过过15。3412CABBCA B、C相同时通电，相同时通电，C、C 磁极拉住磁极拉住1、3齿，齿，B、B 磁极拉住磁极拉住2、4齿，转子再转齿，转子再转过过15。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 三相反应式步进电动机的一个通电循环周三相反应式步进电动机的一个通电循环周期如下：期如下：AAB B BC C CA，每个循每个循环周期分为六拍。每拍转子转过环周期分为六拍。每拍转子转过15（步距角），（步距角），一一个通电循环周期个通电循环周期(6拍拍)转子转过转子转过90 (齿距角齿距角)。与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角

20、更与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。小，更适用于需要精确定位的控制系统中。按按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电电。每拍有两相绕组同时通电。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页AB通电通电CABBCA3412BC通电通电3412CABBCACA通电通电CABBCA3412 与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循循环周期也分为三拍。每拍转子转过环周期也分为三拍。每拍转子转过30 (步距角步距角)，一一个通电循环周期个通电循环周期(3拍拍)转子转

21、过转子转过90(齿距角齿距角)。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可从以上对步进电机三种驱动方式的分析可得步距角计算公式：得步距角计算公式：mZr360 步距角步距角Zr 转子齿数转子齿数m 每个通电循环周期的拍数每个通电循环周期的拍数 实用步进电机的步距角多为实用步进电机的步距角多为3 和和1.5 。为了。为了获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的，获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的，如教材图如教材图10.4.4所示。图中转子表面有所示。图中转子表面有4040个齿，个齿，下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一

22、页上一页齿距角是齿距角是9 9；定子仍是定子仍是 6 6个磁极，但每个磁极表个磁极，但每个磁极表面加工有五个和转子一样的齿。面加工有五个和转子一样的齿。应用：应用：步进电动机根据数控装置步进电动机根据数控装置发出的指令带动电位器的发出的指令带动电位器的动触电转动，使其偏离中动触电转动，使其偏离中点产生电位差，经放大后点产生电位差，经放大后控制伺服阀的开口量，压力油经阀口进入油缸，使控制伺服阀的开口量，压力油经阀口进入油缸，使机械手按照存储在数控装置中的指令动作。机械手按照存储在数控装置中的指令动作。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机控制系统原理步进电机控制系统

23、原理主要解决如下几个问题：主要解决如下几个问题：(1)用软件的方法实现脉冲序用软件的方法实现脉冲序列；列；(2)步进电机的方向控制；步进电机的方向控制；(3)步进电机控制程序的设计。步进电机控制程序的设计。微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机控制系统原理步进电机控制系统原理 1脉冲序列的生成脉冲序列的生成图图 脉冲序列脉冲序列微机控制技术P130P130下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机控制系统原理步进电机控制系统原理 脉冲幅值脉冲幅值 由数字元件电平决定。由数字元件电平决定。TTL 0 5V CMOS 0 10V

24、接通和断开时间可用延时的办法控制。接通和断开时间可用延时的办法控制。要求：确保步进到位。要求：确保步进到位。微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 2方向控制方向控制 步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。三相步进电机有三种工作方式：三相步进电机有三种工作方式：单三拍，通电顺序为单三拍，通电顺序为 ABC ；双三拍，双三拍，通电顺序为通电顺序为 ABBCCA ；三相六拍，通电顺序为三相六拍，通电顺序为 AABBBCCCA ；步进电机控制系统原理步进电机控制系统原理微机控制技术 改变通电顺序可以改变步进电机的转向改变通

25、电顺序可以改变步进电机的转向 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机控制系统原理步进电机控制系统原理3.步进电机通电模型的建立：步进电机通电模型的建立：（1）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组，）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组，【例如例如】用用 8255 控制三相步进电机时，控制三相步进电机时，可用可用 PC.O、PC.1、PC.2 分别接至步进电机的分别接至步进电机的 A、B、C 三相绕组。三相绕组。（2）根据所选定的步进电机及控制方式，写出相）根据所选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方应控制方 式的数学模型。式的数学模型。上面讲的三种控制方式的数学

26、模型分别为：上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机控制系统原理步进电机控制系统原理 三相单三拍三相单三拍步步 序序 控控 制制 位位 工工 作作 状状 态态 控控 制制 模模 型型 PC.7PC.6PC.5PC.4PC.3PC.2C相相 PC.1B相相 PC.0A相相 100000001A01H200000010B02H300000100C04H微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 三相双三拍三相双三拍用用 P1P1口口 的的 P1.2 P1.2、P1.1P1.1、P1.0 P1.

27、0 对应对应 C C、B B、A A 相相 进进行控行控制制 。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机控制系统原理步进电机控制系统原理 同理，可以得出双三拍和三相六拍的控制模型：同理，可以得出双三拍和三相六拍的控制模型：双三拍双三拍 03H，06H，05H 三相六拍三相六拍 01H，03H，02H，06H，04H，05H 以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型，以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型，如按逆序进行控制，步进电机将向相反方向转动。如按逆序进行控制，步进电机将向相反方向转动。微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步

28、进电机与微型机的接口及程序设计 4.步进电机与微型机的接口电路步进电机与微型机的接口电路（1）由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与）由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与 步进电机的连接都需要专门的接口及驱动电路。步进电机的连接都需要专门的接口及驱动电路。接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片，接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片，如如 8255、8155等。等。驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。光电隔离器，一是抗干扰，二是电隔离，光电隔离器，一是抗干扰，二是电隔离，微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录

29、返回返回上一页上一页 步进电机与微型机的接口及程序设计 步进电机与微型机接口电路之一步进电机与微型机接口电路之一 微机控制技术1 10 00 01 10 00 0 1 10 00 0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机与微型机的接口及程序设计 总之，总之，只要按一定的顺序只要按一定的顺序 改变改变 P1.0P1.2 三位通电的状况，三位通电的状况，即可控制步进电机依选定的方向步进。即可控制步进电机依选定的方向步进。微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机与微型机的接口及程序设计 由于步进电机运行时功率较大，由于步进电机运行

30、时功率较大，可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器，器，以防强功率的干扰信号反串进主控系统。以防强功率的干扰信号反串进主控系统。如如 图图4-25微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机与微型机的接口及程序设计步进电机与微型机接口电路之二步进电机与微型机接口电路之二 微机控制技术0 00 01 10 01 11 11 10 00 0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机与微型机的接口及程序设计2.步进电机程序设计步进电机程序设计(1)步进电机程序设计的主要任务是：判断旋转方向；判断旋转

31、方向；按顺序传送控制脉冲；按顺序传送控制脉冲；判断所要求的控制步数是否传送完毕。判断所要求的控制步数是否传送完毕。（2）程序框图下面以三相双三拍为例说明这类程序的设计.微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页图图4.46 4.46 三相双三拍步进电机控制程序流程图三相双三拍步进电机控制程序流程图 p134p134微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机与微型机的接口及程序设计 ORGORG0100H0100HROUNT1ROUNT1：MOVMOVA A，#N#N；步进电机步数步进电机步数A A JNB JNB00H00H，L

32、OOP2LOOP2；反向，转反向，转 LOOP2LOOP2LOOP1LOOP1：MOVMOVP1P1，#03H#03H；正向，输出第一拍正向，输出第一拍 ACALLACALL DELAYDELAY；延时延时 DECDECA A；A A0 0，转，转DONEDONE JZ JZDONEDONE MOV MOVP1P1，06H06H；输出第二拍输出第二拍 ACALLACALL DELAYDELAY；延时延时 DECDECA A；A A0 0，转，转DONEDONE JZ JZDONEDONE MOV MOVP1P1，05H05H；输出第三拍输出第三拍 ACALLACALL DELAYDELAY；延

33、时延时 DECDECA A；A A0 0，转，转LOOP1LOOP1 JNZJNZ LOOP1LOOP1（3 3）程序）程序 根据图根据图4-464-46可写出如下步进电机控制程序可写出如下步进电机控制程序微机控制技术下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 步进电机与微型机的接口及程序设计微机控制技术 AJMP DONEAJMP DONE ；A A0 0，转，转DONEDONELOOP2LOOP2：MOVMOV P1 P1，03H03H；反向，输出第一拍反向，输出第一拍 ACALL DELAY ACALL DELAY ；延时延时DEC ADEC A；A A0 0，转，转DO

34、NDON JZ JZ DONE DONE MOV P1 MOV P1，05H05H；输出第二拍输出第二拍 ACALL DELAYACALL DELAY；延时延时 DECDEC A A JZ JZ DONE DONE；MOVMOV P1 P1，06H06H；输出第三拍输出第三拍 ACALL DELAYACALL DELAY；延时延时 DECDEC A A ；A A0 0，转，转LOOP2LOOP2 JNZ JNZ LOOP2 LOOP2DONEDONE：RETRETDELAY：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页计算例题（直线运动)1.运动学计算 2.动力学计算3.选择同步

35、带直径和步进电机细分数m4.计算电机力矩，选择电机型号下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页四、计算例题（直线运动）已知：直线平台水平往复运动，最大行程L400 mm，同步带传动；往复运动周期为T 4s；重复定位误差 0.05 mm；平台运动质量M 10 kg，无外力。求：电机型号、同步带轮直径、最大细分数。平台结构简图1.运动学计算 2.平均速度为：设加速时间为0.1 S；(步进电机一般取加速时间为：0.11秒)(伺服电机一般取加速时间为：0.050.5秒)则加减速时间共为0.2 S，且加减速过程的平均速度为最大速度的一 半。smV/2.02/4.0下一页下一页总目录总目

36、录 章目录章目录返回返回上一页上一页故有：L 0.2 Vmax/2 1.8 Vmax 0.4 m得：Vmax 0.4/（0.2/2 1.8）0.211 m/s所以，加速度为：2m/s 11.21.00211.0tV a加速距离：匀速距离：减速距离和加速距离相同，m 0106.01.011.2212122001atVSSm 380.08.1211.0max2tVSm 0106.013 SSm 401.0321SSSS2.动力学计算 同步带上需要拉力：F M a+f摩擦力：f M g设导轨摩擦系数 0.1 则摩擦力：f 0.1 10 9.8 9.8 N惯性力:F1 M a 10 2.11 21.1

37、 N故：同步带上要有拉力 F F1+f 21.19.8 30.9 N 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.选择同步带直径和步进电机细分数m 设同步带直径30 mm周长为C3.14 3.14 30 94.2 mm 核算定位精度：脉冲当量 C/(200 m)C/(200 0.05)=94.2/(200 0.05)=9.42 核算最大转速：nmax Vmax/C 0.211/(94.2/1000)2.24 r/s第2级主动轮直径仍取：3 30 mm；第1级主动轮直径取：1 25 mm；减速比取：i 1：3；显然，细分数太大，最大转速太低。但是，同步带直径也不可能小2倍，所以

38、只能增加一级减速下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页则第1级从动轮直径为取：275 mm；电机最大转速为：驱动器细分数：故，取4细分就很合适了。实际脉冲当量：4.计算电机力矩，选择电机型号 第2级主动轮上的力矩：T2F3/2 第1级主动轮上，即电机轴上的力矩：T1T2 i F 3/2 i=0.155 Nm 由于没有考虑同步带的效率、导轨和滑块装配误差造成的摩擦、同步带轮的摩擦和转动惯量等因素，同时，步进电机在高速时扭矩要大幅度下降；所以，取安全系数为3比较保险。故，电机力矩To0.155 3 0.465 Nm)/(72.6/3maxmaxsrCVn14.3)/05.020

39、0/(iCmmmimC04.0)/200/(下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页步进驱动系统的常见问题步进驱动系统的常见问题 1、什么是步进电机？在何种情况下该使用步进电机？步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。您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；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达调速的目的。因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。2、步进电机分哪几种？有什么区别？步进电机分三种：永磁式（），反应

40、式（）和混合式（）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家年代已被淘汰。混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相四相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。3、什么是保持转矩(HOLDING TORQUE）？保持转矩（)是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。保持转矩越大则电机带负载能力越强。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而

41、不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4、步进电机的驱动方式有几种？一般来说，步进电机有恒压，恒流驱动两种，恒压驱动已近淘汰，目前普遍使用恒流驱动。5、步进电机精度为多少？是否累积？一般步进电机的精度为步进角的3-5%。步进电机单步的偏差并不会影响到下一步的精度因此步进电机精度不累积。6、步进电机的外表温度允许达到多少？步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降甚至于丢失。因此电机

42、外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来说，磁性材料的退磁点都在摄氏度以上，因此步进电机外表温度在摄氏度完全正常。7、为什么步进电机的力矩会随转速升高而下降？当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；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。8、为什么步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声?步进电机有一个技术参数：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

43、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，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。我们建议空载启动频率选定为电机运转一圈所需脉冲数的倍。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页9、如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声？步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服：A、如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比提高步进电机运行速度。、采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的，最简便的方法。因为细分型驱动器电机的相电流变流较半步型平缓。、换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机，或两相细分型步进电机。

44、、换成直流或交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高。、在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。10、细分驱动器的细分数是否能代表精度？步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术（请参考有关文献），其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8度的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45度，电机的精度能否达到或接近0.45度，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。11、四相驱动

45、合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别？四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较的场合使用。此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍，因而电机发热小；并联接法一般在电机转速较高的场合使用（又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍，因而电机发热较大。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页12、如何确定步进电机驱动器直流供电电源？、供电电源供电电压的确定 混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围，电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选

46、择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。如果电机工作转速较低，则可以考虑电压选取较低值。、供电电源输出电流的确定 供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流来确定。如果采用线性电源，电源电流一般可取的1.1-1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取的1.5-2.0倍。如果一个供电源同时给几个驱动器供电，则应考虑供电电源的电流应适当加倍。13、混合式步进电机驱动器的使能信号na一般在什么情况下使用？当使能信号na为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）。在有些自动化设备中，如

47、果在驱动器不断电的情况下要求可以用手动直接转动电机轴，就可以将na置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将na信号置高，以继续自动控制。14、如何用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向？只需将电机与驱动器接线的+和A-（或者B+和B-)对调即可。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页步进电动机与交流伺服电动机的性能比较1.控制精度不同2.低频特性不同3.矩频特性不同4.过载能力不同5.运行性能不同6.速度响应性能不同7.效率指标不同下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页十一、步进电动机与交流伺服电动机的性能比较 1.控制精度不同两相步

48、进电机步距角为1.8；德国百格拉公司生产的三相混合式步进电机及驱动器，可以细分控制来实现步距角为1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036，兼容了两相和五相步进电机的步距角。交流伺服电动机的控制精度由电动机后端的编码器保证。如对带标准2500线编码器的电动而言，驱动器内部采用4倍频率技术，则其脉冲当量为360/10000=0.036；对于带17位编码器的电动机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电动机转一圈，即其脉冲当量为360/131072=0.00274658，是步距角为1.8的步进电机脉冲当量的1/655。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录

49、返回返回上一页上一页2.低频特性不同两相混合式步进电动机在低速运转时易出现低频振动现象。交流伺服电动机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现低频振动现象。3.矩频特性不同步进电动机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高速是会急剧下降。交流伺服电动机为恒力矩输出，即在额定转速（如3000RPM）以内，都能输出额定转矩。4.过载能力不同步进电动机一般不具有过载能力，而交流伺服电动机有较强的过载能力，一般最大转矩可为额定转矩的3倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电动机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电动机，便出现了力矩浪费的现象。下一页下一页总目录

50、总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5.运行性能不同步进电动机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象；停止时如转速过高，易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，内部构成位置环和速度环，一般不会出现丢步或过冲现象，控制性能更为可靠。6.速度响应性能不同 步进电动机从静止加速到工作速度（一般为几百RPM）需要200400ms。交流伺服驱动系统的加速性能较好，从静止加速到工作速度（如3000RPM），一般仅需几毫秒，可用于快速启动的控制场合。7.效率指标不同步进电动机的效率比较低，一般60%以下。交流伺服电机的效率比较高，