步進(jìn)電機(jī)的加減速控制設(shè)計(jì)
摘要：采用直線規(guī)律的升降速，削定時(shí)器控制發(fā)出脈沖的時(shí)間間隔，采用查表和計(jì)算相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的升降速過(guò)程的控制。本系統(tǒng)采用以單片機(jī)為核心對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行的開環(huán)控制。由各個(gè)功能鍵控制系統(tǒng)的運(yùn)行，按啟動(dòng)鍵后，步進(jìn)電機(jī)按照輸入的步數(shù)進(jìn)行走步；如在運(yùn)行期間按停It鍵，則步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行。細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一種能有效改善步進(jìn)電機(jī)低頻特性和提高步進(jìn)精度的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于對(duì)工況要求較高的場(chǎng)合，尤其在一些要求高精度、低噪音、低振動(dòng)的系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；單片機(jī)；速度控制；細(xì)分控制
O引言
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有快速起、停，精度高和能夠直接接收數(shù)字信號(hào)等特點(diǎn)，目前步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、軋鋼機(jī)、軍事工業(yè)、鐘表工業(yè)以及自動(dòng)記錄儀表等領(lǐng)域。正因?yàn)椴竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)
的廣一泛應(yīng)用，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制的研究也越來(lái)越多。其中，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度控制的研究是重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是離散型自動(dòng)化執(zhí)行元件，它在系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)的功能有：變換脈沖數(shù)為轉(zhuǎn)軸的角位移；起電磁制動(dòng)化、電磁差分器、電磁減速器和角位移發(fā)生器等作用。在負(fù)載的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影啊，它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給電動(dòng)機(jī)加…個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，因此適合單片機(jī)控制。采用單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有功能強(qiáng)且價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器提供了強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)方案。
1步進(jìn)電機(jī)的速度控制和加減速控制
1 1步進(jìn)電機(jī)的速度控制
控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出cP脈沖的頻率或者換相的周期。系統(tǒng)可用兩種辦法確定cP脈沖的周期一種是延時(shí)，另一種是定時(shí)器。
(1)延時(shí)方法
這種方法是在每次換相之后，調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，待延時(shí)結(jié)束后再次執(zhí)行換相子程序，這樣周而復(fù)始，即可發(fā)出定頻率的cP脈沖或換相周期。延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換相子程序所
用時(shí)間的和，即是cP脈沖的周期。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)單，占用片內(nèi)資源少，全部由軟件實(shí)現(xiàn)。調(diào)用不同的子程序，就可以實(shí)現(xiàn)不同速度運(yùn)行。缺點(diǎn)是占用cPu時(shí)間太多，不能在運(yùn)行
中處理其他的工作。顯然，這種方法雖然簡(jiǎn)單，但也只能用于較簡(jiǎn)單的控制過(guò)程。
(2)定時(shí)器方法
8051芯片內(nèi)部有2個(gè)定時(shí)器，都是可編程的。利用定時(shí)器的定時(shí)功能可以產(chǎn)生任意周期的定時(shí)信號(hào)，從而可方便地控制系統(tǒng)輸出cP脈沖的周期。
805l芯片內(nèi)部的定時(shí)器TIMEjR0及TIMERl都是16位定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器從裝載的處置開始對(duì)系統(tǒng)機(jī)器周期進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)汁數(shù)值產(chǎn)生溢出時(shí)，即從FFFFH變?yōu)?000t{時(shí)，定時(shí)器產(chǎn)生中斷信號(hào)，中止主程序的執(zhí)行，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為執(zhí)行定時(shí)器中斷子程序。我們將電機(jī)換相子程序放在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中，則定時(shí)器中斷一次，電機(jī)就換相一次，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度控制。
這種定時(shí)程序只能產(chǎn)生不精確的定時(shí)。這是由于從定時(shí)器裝載完重新啟動(dòng)開始至定時(shí)器申請(qǐng)中斷結(jié)束共經(jīng)過(guò)1000個(gè)機(jī)器刷期，而從申請(qǐng)中斷到系統(tǒng)響應(yīng)中斷，再到中斷服務(wù)程序中對(duì)定時(shí)
器進(jìn)行裝載都要花費(fèi)一定得時(shí)間，這個(gè)時(shí)間形成附加的延時(shí)，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行速度與設(shè)定值不符。為實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，應(yīng)將上述時(shí)間都計(jì)算在內(nèi)。為此，應(yīng)將定時(shí)器TLO與TH0兩字節(jié)中已經(jīng)汁入
的機(jī)器周期加在裝載值的補(bǔ)碼上。同時(shí)，在裝載過(guò)程中需要停定時(shí)器，裝載結(jié)束后再開定時(shí)器，實(shí)際的裝載值也應(yīng)把這段時(shí)間計(jì)算在內(nèi)。
1 2步進(jìn)電機(jī)的加減速控制
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從爿點(diǎn)到B點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，要經(jīng)歷升速、恒速和減速過(guò)程。如果啟動(dòng)時(shí)次將速度升到給定速度，由于啟動(dòng)頻率超過(guò)極限啟動(dòng)頻率兀，步進(jìn)電機(jī)要發(fā)生失步現(xiàn)象，因此會(huì)造
成不能正常啟動(dòng)。如果到終點(diǎn)時(shí)突然停下來(lái)，由于慣性作用，步進(jìn)電機(jī)會(huì)發(fā)生過(guò)沖現(xiàn)象．會(huì)造成位置精度降低，如果非常緩慢的升降速，步進(jìn)電機(jī)雖然不會(huì)產(chǎn)生失步和過(guò)沖現(xiàn)象，但影響了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作效率。所以，對(duì)步進(jìn)
|
