步進電機的失步與過衝

2021-08-01 14:29:55 字數 1989 閱讀 9696

失步應該就是漏掉了脈衝沒有運動到指定的位置。過衝應該就是和失步相反,運動到超過了指定的位置。

在一些控制簡單或要求低成本的運動控制系統中,常會用步進電機。最大的優勢是:以開環的方式來控制位置和速度。但正因為是開環控制,負載位置對控制迴路沒有反饋,步進電機就必須正確響應每次勵磁變化。如果勵磁頻率選擇不當,步進電機就不能夠移動到新的位置。負載實際的位置相對於控制器所期待的位置出現永久誤差,即發生失步現象或過衝想象。因此,在步進電機開環控制系統中,如何防止失步和過衝是開環控制系統能否正常執行的關鍵。

失步和過衝現象分別出現在步進電機啟動和停止的時候。一般情況下,系統的極限啟動頻率比較低,而要求的執行速度往往比較高。如果系統以要求的執行速度直接啟動,因為該速度已經超限,啟動頻率而不能正常啟動,起則發生丟步,重則根本不能啟動,產生堵轉。系統執行起來後,如果達到終點時立即停止傳送脈衝,令其立即停止,則由於系統慣性的作用,步進電機會轉過控制器所希望的平衡位置。

為了克服步進失步和過衝現象,應該在啟動停止時加入適當的加減速控制。我們一般採用:運動控制卡作上位控制單元、具有控制功能的plc作上位控制單元、微控制器作上位控制單元來控制運動加減速可以克服失步過衝現象。

步進電機有乙個技術引數:空載啟動頻率,即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈衝頻率,如果脈衝頻率高於該值,電機不能正常啟動,可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下,啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動,脈衝頻率應該有加速過程,即啟動頻率較低,然後按一定加速度公升到所希望的高頻(電機轉速從低速公升到高速)。
步進電機

是一種將

電脈衝轉化為

角位移的

執行機構

。通俗一點講:當步進驅動器接收到乙個

脈衝訊號

,它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制

脈衝頻率

來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。步進電機有乙個技術引數:

空載啟動頻率,

即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈衝頻率。如果在脈衝頻率高於空載啟動頻率,步進電機不能正常啟動,可能發生丟步或堵轉現象。在有負載的情況下,啟動頻率應更低。如果要使電機高速轉動,脈衝頻率應該有乙個合理的加速過程,即啟動頻率較低,然後按一定加速度公升到所希望的高頻(電機轉速從低速公升到高速)。       啟動頻率 = 啟動轉速 × 每轉多少步空載啟動轉速就是步進電機不通過加減速不負載直接轉動起來。當步進電機轉動時,電機各相繞組的電感將形成乙個反向電動勢;頻率越高,反向電動勢越大。在它的作用下,電機隨頻率(或速度)的增大而

相電流減小,從而導致力矩下降。

假設:需要減速器的總的輸出轉矩是t1,輸出的轉速是n1,減速比是5:1,步進電機的步進角度是a,那麼電機的轉速是:5*(n1),那麼電機的輸出轉矩應該是(t1)/5,電機的工作頻率應該是

5*(n1)*360/a,所以你應該看矩頻特性曲線:座標點[(t1)/5,5*(n1)*360/a]是不是在頻特性曲線(啟動矩頻曲線)的下面。如果在矩頻曲線的下面,你可以選擇這個電機。如果是在矩頻曲線上面,則,你不能選擇這個電機,因為會失步,或者根本就不能轉動。

補充:你是否確定了工作狀態,你需要的最大轉速確定了嗎,如果確定了,那就可以根據上面提供的公式進行計算,(根據轉動的最大速度,和負載的大小,你就可以確定你現在選用的步進電機是否適合,如果不適合你也應該知道要選用什麼樣的步進電機了)

另外,步進電機在啟動了以後,可以在負載不變的情況下,再提高頻率,因為步進電機矩頻曲線實際上應該有兩條的,你有的那條應該是啟動矩頻曲線,而另外一條是脫出矩頻曲線,這條曲線代表的含義是:在啟動頻率下啟動電機,啟動完成以後可以增加負載,但電機不會失步的狀態;或者是在啟動頻率下啟動電機,在負載不變的情況下,可以適當增加運轉速度,但電機不會失步的狀態。

關於步距角,比如說你是a-b-c-d-a單四拍控制,那麼步距角就是乙個a走過的角度,關於最大牽入頻率,其指的是a-b之間的間隔頻率,手冊裡給的都是》於某個值,但是在實際應用時感覺應該給的值就是最大值,例如》250pps,那麼a之後的delay就滿足1/delay <=250, delay>=4ms,給3ms它走不起來。

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