步进电机控制原理

1、5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制 步进电机是典型的开环驱动装置，它将插补输出的进给脉冲步进电机是典型的开环驱动装置，它将插补输出的进给脉冲转换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移（一个脉冲控转换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移（一个脉冲控制步进电机走一个脉冲当量），并带动机械部件运动。在机床设制步进电机走一个脉冲当量），并带动机械部件运动。在机床设备中，开环伺服系统的精度主要由步进电机决定，速度也受步进备中，开环伺服系统的精度主要由步进电机决定，速度也受步进电机性能的限制。但它的结构和控制简单，容易调整，在速度和电机性能的限制。但它的结构和控制简单，容易调整，在速度和精度要

2、求不太高的场合，仍有一定的使用价值。精度要求不太高的场合，仍有一定的使用价值。5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制AABBCC5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制1234单三拍方式单三拍方式通电顺序：通电顺序：ABCA旋转方向：旋转方向：逆时针逆时针AABBCC5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制1234连续旋转一周连续旋转一周AABBCC5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制1234单三拍方式单三拍方式通电顺序：通电顺序：ACBA旋转方向：旋转方向：顺时针顺时针1234AABBCC5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制双三拍方式双三拍方式通电顺序：通电顺序：ABBCCAAB旋

3、转方向：旋转方向：逆时针逆时针1234AABBCC5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制单三拍方式单三拍方式通电顺序：通电顺序：ACCBBAAC旋转方向：旋转方向：顺时针顺时针AABBCC5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制1234三项六拍方式三项六拍方式通电顺序：通电顺序：AABBBCC CA A旋转方向：旋转方向：逆时针逆时针AABBCC5.3 5.3 步进电机控制步进电机控制1234三项六拍方式三项六拍方式通电顺序：通电顺序：AACCCBBBAA旋转方向：旋转方向：顺时针顺时针5.3.1 步进电机 步进电机可工作于单相通电方式，也可工作于双相通电方式以及步进电机可工作于单相通电方式

4、，也可工作于双相通电方式以及单相、双相交叉通电方式，选用不同的工作方式，可使步进电机具有单相、双相交叉通电方式，选用不同的工作方式，可使步进电机具有不同的工作性能，诸如减小步距，提高定位精度和工作稳定性等。不同的工作性能，诸如减小步距，提高定位精度和工作稳定性等。步距角步距角： mZr360Zr是转子齿数；是转子齿数；m是运行拍数是运行拍数,通常等于相数或相数的整数倍，即通常等于相数或相数的整数倍，即KNm N为电动机相数；为电动机相数；K=1，2，4。5.3 步进电机控制 5.3.2 5.3.2 步进电机控制步进电机控制按预定的工作方式分配各个绕组的通电脉冲；按预定的工作方式分配各个绕组的通

5、电脉冲；定子绕组通电状态改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通定子绕组通电状态改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高；电状态的变化频率越高，转子的转速越高；改变定子绕组的通电顺序，将改变转子旋转方向；改变定子绕组的通电顺序，将改变转子旋转方向；控制步进电机的速度，使它绐终遵循加速控制步进电机的速度，使它绐终遵循加速匀速匀速减速的运动规减速的运动规律工作。律工作。5.3 步进电机控制 1. 步进电机驱动方式单片机步进 电机接 口电路步进电机驱动器步进 电机类型及工作方式 选择步进电机ABDBCBABC光电隔离微型计算机控制步进电机系统框图微型计算机控制步进

6、电机系统框图 5.3 步进电机控制 常用的驱动方式是高低压驱动：常用的驱动方式是高低压驱动：电机移步时加额定或超过额定值电机移步时加额定或超过额定值的电压，以便在较大的电流驱动的电压，以便在较大的电流驱动下，使电机快速移步。在锁步时下，使电机快速移步。在锁步时则加低于额定值的电压。则加低于额定值的电压。2步进电机控制5.3 步进电机控制 步序P1口输出状态绕组通电状态字100000001A01H200000011AB03H300000010B02H400000110BC06H500000100C04H600000101CA05H三相六拍控制程序流程图三相六拍控制程序流程图 5.3 步进电机控制

7、 ROUTN：JB F0，LOOP2；判别正反转；判别正反转 MOV R1，#POINT；建立正转通电状态；建立正转通电状态 字地址字地址指针指针LOOP1：MOV A，R1 ；读通电状态字；读通电状态字 JZ ROUTN ；结束字符？是，转到；结束字符？是，转到ROUTN MOV P1，A ；输出通电状态字；输出通电状态字 ACALL DELAY；延时；延时 INC R1；修改通电状态字地址指针；修改通电状态字地址指针 AJMP LOOP3LOOP2：MOV A，#POINT；建立反转通电状态字地址指针；建立反转通电状态字地址指针 ADD A，#07H MOV R1，A AJMP LOOP1

8、LOOP3：DJNZ R0，LOOP1；步数减；步数减1为为0？ RET5.3 步进电机控制 正、反转通电状态字表DB01HDB05HDB04HDB06HDB02HDB03HDB00H；结束字符；结束字符POINT：DB01H DB03H DB02H DB06H DB04H DB05H DB00H；结束字符；结束字符5.3 步进电机控制 步进电机变速控制 步进电机在工作过程中不能立即启动和立即停止。在启动时应逐步进电机在工作过程中不能立即启动和立即停止。在启动时应逐步地加速到一个预定速度，在停止时应提前减速。在一般情况下，系步地加速到一个预定速度，在停止时应提前减速。在一般情况下，系统的极限起

9、动频率是比较低的，而要求运行的速度往往比较高，如果统的极限起动频率是比较低的，而要求运行的速度往往比较高，如果系统以要求的速度直接起动，可能发生丢步或根本不运行的情况。为系统以要求的速度直接起动，可能发生丢步或根本不运行的情况。为了在不了在不“丢丢”步的情况下提高速度，电机在启动时应该速度较小，然步的情况下提高速度，电机在启动时应该速度较小，然后逐渐加速到接近电机的最高工作频率运行。反之，在到达加工终点后逐渐加速到接近电机的最高工作频率运行。反之，在到达加工终点前，电机就逐渐减速，待运行速度降到一定值时再停机，以防止步进前，电机就逐渐减速，待运行速度降到一定值时再停机，以防止步进电机由于惯性冲

10、过终点。电机由于惯性冲过终点。5.3 步进电机控制 变速控制中频率与步长的关系 5.3 步进电机控制 计步法变速控制程序流程图计步法变速控制程序流程图 5.3 步进电机控制 用微机对步进电机进行加减速控制，实际上，就是改变输出用微机对步进电机进行加减速控制，实际上，就是改变输出时钟脉冲的时间间隔，升速时，使脉冲串逐渐加密，减速时，使时钟脉冲的时间间隔，升速时，使脉冲串逐渐加密，减速时，使脉冲串逐渐疏稀。脉冲串逐渐疏稀。 为了减少每步计算装载值的时间，系统设计时就预先把各离为了减少每步计算装载值的时间，系统设计时就预先把各离散点的速度所需的时间常数固化在散点的速度所需的时间常数固化在ROM中，系统运行中用查表的中，系统运行中用查表的方法读取所需的装载值，这种方法称为计时法。方法读取所需的装载值，这种方法称为计时法。 计算机用定时器中断的方式来控制变速时，就是不断改变定计算机用定时器中断的方式来控制变速时，就是不断改变定时器装载的定时时间常数的大小，一般用离散办法来逼近理想的时器装