步进电机控制系统课程设计说明书

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1、目录目录 一系统概述-2 二步进电机简介-3 三步进电机驱动- 4 四.软件设计-9 五步进电机控制器程序-10 六设计感想-20 七参考文献-21 一一系统概述系统概述 1.11.1 步进电机控制工作原理步进电机控制工作原理 步进电机实际上是一个数字角度转换器，也是一个串行的数 模转换器。步进电机的基本控制包括启停控制、转向控制、速度控 制、换向控制 4 个方面。从结构上看 ,步进电机分为三相、四相、 五相等类型 ,常用的则以三相为主。三相步进电机的工作方式有三 相单三拍、三相双三拍和三相六拍 3 种 ,下面具体加以阐述。 1.1.11.1.1 步进电机的启停控制步进电机的启停控制 步进电机

2、由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。 为了 使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下 降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运 行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生 顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机 的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。 1.1.21.1.2 步进电机的转向控制步进电机的转向控制 如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。若步进电机 的励磁方式为三相六拍 ,即 A-AB-B-BC-C-CA。如果按反序通电换 相 ,即则电机就反转。其他方式情况类似。 1.1.31

3、.1.3 步进电机的速度控制步进电机的速度控制 如果给步进电机发一个控制脉冲 ,它就转一步 ,再发一个脉 冲 ,它会再转一步。2 个脉冲的间隔越短 ,步进电机就转得越快。 调整送给步进电机的脉冲频率 ,就可以对步进电机进行调速。 1.1.41.1.4 步进电机的换向控制步进电机的换向控制 步进电机换向时 ,一定要在电机减速停止或降到突跳频率范围之内 再换向 ,以免产生较大的冲击而损坏电机。 换向信号一定要在前一个 方向的最后一个脉冲结束后以及下一个方向的第 1 个脉冲前发出。 对于脉冲的设计主要要求要有一定的脉冲宽度(一般不小于 5s)、 脉冲序列的均匀度及高低电平方式。 在某一高速下的正、

4、反向切换实 质包含了减速换向加速 3 个过程。 二步进电机简介步进电机简介 步进电机驱动器的工作原理 步进电机在控制系统中具有广泛的应用。 它可以把脉冲信号转换成 角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。 本设计首先要了解步进电机的工作原理， 然后进行其驱动器的软、 硬件设计。 1.步进电机的工作原理 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元 件。在非超载的情况下,电机的转速,停止的位置只取决于脉冲信号的 频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,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,称为步距 角.它的旋转是以固定的角度一

5、步一步运行的。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;同时可以通过控制脉冲 频率来控制电动机的转速和加速度,从而达到调速的目的。 三三 步进电机驱动步进电机驱动 步进电机驱动方式: 1、 1 相励磁法: 每一个瞬间只有一个线圈导通,其它线圈休息。 其特点是励磁方法简单,耗电低,精确度良好。但是力矩小、震动大, 每次励磁走的都是标称角度.。 2、 2 相励磁法:每一瞬间有两个线圈同时导通,特点是力矩大、 震动较小,每次励磁转动的角度是标称角度。 3、 1-2 相励磁法:1 相和 2 相轮流交替导通,精度较高,切运转平 稳。每送一个励磁信号转动二分之一标称角度，也称为半步驱动。 1 相励磁 步 A B C D 1 1 0 0 0 2 0 1 0 0 3 0 0 1 0 4 0 0 0 1 5 1 0 0 0 6 0 1 0 0 7 0 0 1 0 8 0 0 0 1 2 相励磁 步 A B C D 1 1 1 0 0 2 0 1 1 0 3 0 0 1 1 4 1 0 0 1 5 1 1 0 0 6 0 1 1 0 7 0 0 1 1 8 1 0 0 1 1-2 相励磁