第五章开环伺服系统.ppt

5.1概述,特点：,没有位置反馈和速度反馈回路；,多使用步进电机作为驱动电机；,在工作频率范围内，系统每发出一个脉冲，步进电机就转过一定的角度（步距角）；,工作台的位移量由发送给步进电机的脉冲数量决定；,工作台的移动速度由发送给步进电机的脉冲频率决定；,受到步距角的限制，并且对系统误差只能采用软件补偿的方法解决，所以精度较低；,受到步进电机运行频率的限制，所以速度较慢。,工作台的移动方向由步进电机绕组的通电顺序或电流方向决定；,5.2步进电机(StepperMotor),按照工作原理分：反应式/变磁阻式永磁式、永磁感应子式/混合式,按照相数分：三相、四相、五相等,5.2.1.1工作原理,步进电机从一相通电换接到另一相通电，称为一拍，每一拍，转子转过一个固定的角度，称为步距角。,例子中的步进电机绕阻通电顺序为A-C-B-A，则转子顺时针转动，步距角为7.5；若绕阻通电顺序为A-B-C-A，则转子逆时针转动。该种供电方式称为单三拍方式。,双三拍方式：AB-BC-CA-AB,三相六拍方式：A-AB-B-BC-C-CA-A,5.2.1.2性能指标,步距角：步进电机每接收到一个控制脉冲转子转过的角度。,其中Z为转子齿数，为N供电方式的拍数。,步距角决定了系统的分辨率。步进电机每转动一个步距角引起的工作台移动距离称为脉冲当量。,其中l为丝杠螺距，i为减速齿轮副的传动比。,最大静态转矩Mjmax：步进电机在不改变通电状态时（转子处在不动状态，即静态），在电机轴上外加负载转矩，转子会转过一定的角度（失调角），负载撤销后，转子又回到原来的位置。步进电机所能够承受的该类负载转矩的最大值称为最大静态转矩。,最大静态转矩反映了步进电机工作时的带载能力。,空载启动（突跳）频率fst：空载时步进电机由静止突然启动，进入不丢步的正常运行状态的最高控制脉冲频率。,最大运行频率fw：步进电机不丢步而正常连续运行的最高控制脉冲频率。,最大运行频率决定了系统的最大速度。,工作台移动速度：,5.2.1.3步进电机的选型,5.2.1.4反应式步进电机的特点,步距角小，运行频率高，控制方便；,励磁电流大，要求驱动电源的功率大，从而效率较低；,电机的内部阻尼小，单步运行振荡时间长；,断电后无定位转矩。,5.2.2永磁式步进电机,永磁式（PermanentMagnet）步进电机，简称为PM步进电机，其定子或转子的某一方为永久磁钢。其典型的特点为：,步距角大；,要求驱动电源的功率小，从而效率较高；,电机的内部阻尼大，单步运行振荡时间短；,断电后有定位转矩。,5.3步进电机的控制脉冲分配方法,硬件方法,通用硬件电路,专用硬件电路,软件方法,移位寄存器法,查表法,5.3.1硬件脉冲分配方法,通用硬件电路,采用硬件方法进行脉冲分配，控制软件一侧只需要输出一路脉冲信号和一路方向控制信号，步进电机绕阻的供电时序由硬件电路生成。,例如三相六拍,正转,反转,X方向，1正转，0反转,由以上真值表，可得逻辑表达式为,使用通用IC即可以设计出如上脉冲分配电路。,专用硬件电路,例如CH250、LCB052等。,5.3.2软件脉冲分配方法,最常用的软件脉冲分配方法有移位寄存器法和查表法。,移位寄存器