三好邻居老王
步进电机区别于其他控用途电机的最特点是, 它可接受数字控制号 (电脉冲信) 并 转化成与之相对应的角位移或直线位移,因而本身就是个完成数字模拟转化的执行元件。 而且它能行开环位置控制, 输入一个脉信号就得到一个规定的位置增量。 这样的增量位 制系统与传统流伺服系统相比,其成本明显降低,几乎不必进系统调整。因此, 步进电机广泛应于数控机床、 器人、 遥控、 航天领域, 特别是微计算微电子技 术的发展,使步进获得更为广泛的应
步进电机的速度特性
步进电机的转速取于脉冲频率、 转子齿数和拍数。 其角速度与脉频率成正比, 而且 在时间上与脉冲同步。 而在转子齿数和运行拍数一定的情下, 只要控制脉冲频率可获 得所需速度。 由于步进电机是借的同步而启动的, 为了不发生失, 启频率是不 高的。 特别是随着功率的增加, 转子直径增大, 惯量增大, 启动频和最高运行频率可能 10倍之
为了充分发挥电机的快性能, 通常使机在低于启动频率下启动, 后逐步增加脉冲 率直到所希望的速度, 所选择的变化速率要保证电机不发生失步, 并尽量缩短启动加速时 间。 为了保证电机定位精度, 在停止以前必须使机从最高速度逐步减小脉冲率降到能够 停止的速度(等稍大于启动) 。因此,步进电机拖动负载高速移一定距离并确 定位时,一般来说都应包括“启-加速-高速运行(匀速)-减速-停止”个阶段,速 度特性常为,如果移动的距离很短则为三角度特性,如图1所
图 1 步进电
步进电机控
PC 机在适当的时刻通对硬件控制电路上 8253计数器 0赋初值, 设置好加减速过程 频率变化 (即速度、 加速度变化) , 以防止失步。 例如, 在位控制中设置好速度曲线图, 在起动和升速时, 步进电机产生足够的转矩驱动负载, 跟上规定的速度和加速度; 在减速 时,下降特性使负载不过冲,停止在的置。硬件控制电路板上的 8253生脉冲 方波为中断信号源, 启动细分驱动电路中的化程序以产生一定频的脉冲, 经功放大 驱动步进电机运动。 进电机方向的改变及动和停止均由计机制硬件控制电路 实
图 2 步进
软件和硬件结合起来起进行控制,具有电简单、控制方便等优点。在这控制中, 微机软件占用的存储单元少, 程序开发不受定时限。 只外部中断允许, 微机能在电机 的每一步之间自由地执行其他任务,以实现多台步进电的运动控
定时器初值的确定
步进电机的时控制运用 PC 机,冲方波的产生采用 8253定器,
1工作于方式 1起记数作用, 8253计数器 0的钟频由 2MHz 晶振提供。设计算机赋给 8253计数器 0的初值为 D1,则产的脉冲方频率为 f1=f0/D1,周期为 T1=1/f1=D1/f0, D1=f0T1=f0/f1。其中, f1启动频率, f0为晶振频率。 步进电机升降速数学模型 为使步进电机在行中不出现失步现象, 一般要求其最高运行率应 (或等于) 步 进响应率 fs 。在该频率下,步进电机可以任意启动、停止或转而不生步现象。 步 进电机速有种驱动方式,即三形与梯形驱动方式(见图 1) ,而角形驱动方式是 梯驱的特例, 因而我们只要研究梯形方式。 电机的加速和速过计算机不断地修改 定时初值来实现的。 在电机加阶段, 从启瞬时开始, 每产生一个脉冲, 定器初值减 某一定值, 则相应的脉周期减小, 即脉冲频率增; 减速阶段, 定时器不断增
则相应的脉冲周期增大, 脉冲频率减小, 对应梯形脉冲频率特性的减速阶。 该设计的关键 确定脉冲定时 tn ,脉冲时间间隔即脉冲周期 Tn 和脉冲频率 fn 。假设从启动瞬时开始计算 脉冲数,加速阶的脉冲数为 n ,并设启动瞬时计时起点,定时器初值为 D1,定时器初 值的减量为△。 从加速阶段的过可知, 第一个脉冲周期, 即启动的脉冲周期 T1=D1/f0, t1=0。由于定器初值的修改,第 2个脉冲周期 T2=(D1-△ )/f0=T1-△ /f0,脉冲定时 t2=T1, n 个脉冲的期
Tn=T1-(n-1)△ /f0 (1)
脉冲定时为:
(2)
脉冲频率为:
1/fn=Tn=T1-(n-1)△ /f0 (3)
上式分别显了脉冲数 n 与脉冲频率 fn 和时间 tn 的关系。令△ /f0=δ,即加阶
tn=(n-1)T1-(n-2)(n-1)δ/2 (4)
1/fn=T1-(n-1)δ(5)
联立(4) 、 (5) ,并简化 fn 与 tn 的关
(6)
其中,是常,其值与定时器初值及定时
(7)
从 (6) 、 (7) 可以看出, 在加速阶段, 脉频率不断升高, 且加速度以二次函数增。 这种加速方法对步进电机行十分有利, 因启动时, 加速度平缓, 一旦步进具有一 的速度, 加速度增很快。 这样一方面使加速度平稳过渡, 有利于提高机器的定位精度, 另 一面可以缩短加速过,提高快速性
对于减阶段,按照与上述类似的分析方法,以得出
(8)
(9)
其中, A=-δ, B=(2T1-δ)2,C=8δ, T1为减开始时脉冲周期, δ为减速阶段相邻两个脉 周期的增量。由于 T1>>δ, B=4T12,由(8) 、 (9)式可以看出,脉冲频率在减段 不降, 且加速度为负, 绝值以二函数减小。 这种减速性能对步进电机同样有利, 它 使步电机在减速时能够平稳停止而没有冲击,提了器的定位精
综上述,可以得出本设计的脉
实验及总结
该方法已经成功的用于本人设的智能运动控制单元,通开发 Windows 环境下的 控制软件,利用 VC++设计好的控制接口界面,方便地实现了运方式、速度、加减速的 择和位置控制,具有一定程度的智能。该控制减少了 PC 机被占用时间,以便于在 机运行同时去完成别的工作, 从而实现了三台步进电机的加减速和速度位置控制。 并 利了细分驱动电源,提高了精度和定位精
原创文章:
步进电机的速度控制
步进进机的速度控制
步进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进机区于其他控制用途机的大特点,它
制号，脉冲信号,并化成与之相的角位移或直位移,进进进进进进进进进进进进进进进进进
因本身就是一个完成数字模化的行元件。 而且它能行进进进进进进进进进进进进进进进进进进位置控制,入一个脉冲信号就得到一个定的置量。的增量位进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进置控制系与的直流伺服相比,其成本明降低,进进进进进进进进进进进进进进进
乎必行系整。因此,进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进广泛用数控
器、遥控、航天等域,特是微型算机和微子技的展,使进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进机得
机的速度特性步
机的速取决于脉冲率、子数和拍数。其角速度与步进进进进进进进进进进进进进进进进进
脉率成正比,而且在上与脉冲同进进进进进进进进进进进进进进进进进进。而在
行数一定的情况下,只要控制脉冲率即可得所需速度。由于进进进进进进进进进
是助它的同矩而启的,了不生失步步进进进进进进进进进进进进进进进进进进,启率
特随着功率的增加,直径增大,量增大,启率和最高运行率可能相差进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进
了充分机的快速性能,通常使机在低于启率下启,然后逐进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进
率到所希望的速度,所的化速率要保机不生失进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进,并尽
了机的定位精度,在停止以前必使机从最高速度逐进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进减脉冲率
速，等于或稍大于启速度,。因此,进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进机拖高速移一定距离并确定位,步一般来都括进进“”进进进进进进启,
性常梯形,如果移的距离很短三角形速度特性,如,所示。进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进1 步
机控制系构步进进进
PC机在适当的刻通硬控制路上的进进进进进进进进进进进进进8253进数器0进进进进进进进进初,置加减速程的率化，速度、加度化,,以防止失进进进进进进进进进进进进进进进进进进
例,在点位控制中置好速度曲,在起和升速,使进进进进进进进进进进进进进进进
足矩,跟上定的速度和加速度,在减速,进进进进进进进进进进进进进进进进进进进
下特性使不生冲,停止在定的置。硬件控制路板上的进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进8253进生冲方波作中断信号源,启分路中的固程序以生一定率的进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进
脉,功率放大后进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进机运。机运向的
和停止均由算机控制硬件控制路。进进进进进进进进进
进2 步进进进机控
件和硬件合起来一起行控制,具有路、控制方进进进进进进进进进进进进进进进进进进
便点。在控制中,微机件占用的存元少,程序进进进进进进进进进进进进进进进进进进进
不定限制。只要外部中断允,微机就能在机的进进进进进进进进进进进进进进进
由地行其他任,以多台进进进进进进进进进进进进进进进进进的运
定器初的确定进进进进
机的控制运用步进进进进进进进PC机,脉冲方波的生采用进进进进8253定器,其数器进进进进进进进0工作于方式0以脉冲方波,器进进进
1作于方式1起数作用,进进进进进8253进数器0的由进进进2MHz晶振供。机进进进进进进8253进数器0的初进进D1,生的脉冲方波率进进进进进进进进进f1=f0/D1,周期进T1=1/f1=D1/f0,D1=f0T1=f0/f1。其中,f1进进进进进启率,f0进进进进进进进进进晶振率。 升降速
使机运行中不出失,一般要求其最高进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进步步运行率于，或于,进进进进进进进进进进进进进进响率步fs。在率下,进进进进进进进进进进进进进进进进进进可以任意启、停止或反而不进进 进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进生失象。机升速有两方,即三角形与梯形方式，步步1,,三角形方式是梯形的特例,因我要研究梯形方。进进进进进进进进进进进进进进进进进进
机加速和减速是通算机不地修改定器初来的。在机加速进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进段,从启瞬始,进进进进进进进进进进进进进进进进进进进生一个脉冲,定器初减小某
进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进,相的脉冲周期减小,即脉率增
段,定器初不断增加,相的脉冲周期增大,脉冲进进进进进进进进进进进进进进进进
率小,梯形冲率特性的减速段。的是确定脉冲定进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进tn,脉冲进进进隔即脉冲周期Tn和脉冲率进fn。假从启瞬始算脉冲数,加速段的脉冲进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进n,并启瞬起点,定器初进进进进进进进进进进进进进进进D1,定器初的减量?。从速进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进段的物程可知,第一脉冲周期,即启脉冲周期T1=D1/f0,t1=0。由于定进器初的修改,第进进进进进2脉冲周期T2=(D1-)/f0=T1-/f0??,脉冲定进t2=T1,第进进n个
Tn=T1-(n-1)/f0 ?，1,
脉冲定:进进进
，2,
脉冲率:进进
1/fn=Tn=T1-(n-1)/f0 ?，3,
上式分示了脉冲数进进进进进进n与脉冲率进进fn和进进tn的系。令?进进进进进/f0=δ,即速段相进进进进进进进进进进进两冲周期的减
tn=(n-1)T1-(n-2)(n-1)δ/2 (4)
1/fn=T1-(n-1)δ (5)
进进进立，4,、，5,,并化进进fn与tn的系,得出加段的数学模型:进进进进进进进进进进进进
其中,是常数,其与器初及定器化量有,进进进进进进进进进进进进进进进进进A=-δ, B=(2T1+δ)2,C=8δ。 加速脉冲率的化:进进进进进
，7,
从，6,、，7,式以看出,在加速段,脉冲率不断升高,且加速进进进进进进进进进进进进进进度以二次函数增加。加速方进进进进进进进进进进进进进进进进机运行十分有步利,
加度平进进进进进进进进进进进进进进进进进进机具有一定的速度,加速度增加很快,一旦。步进进进进进进进进进进进进进进进进进进一方面使加速度平,有利于提机器的定位精度,另一方可以短加速程,提快速性能。进进进进进进进进
于减速段,进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进按照与上述似分析方法,可得出脉冲率性的表达
，9,
其中,A=-δ, B=(2T1-δ)2,C=8δ,T1进进进进进进进进进减速始脉冲周期,δ进进进进进减速段相两个脉冲周期增量。由于T1>>δ,进B=4T12,由，8,、，9,式可看出,脉冲率在减进进进速段不断下降,且加速度,以进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进二次函数减小。减速性能机同有进进进进进进进进进进进进进进进进进进步步机在减速能利,使平地
进,提高了机器的定位精
上所进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进述,可以得出的脉率特
及进进进进进
方进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进法已成功的用于本人的智能运控制元,通Windows进进境下的控制件,利VC++进进进进进进进进进进进进进进良好的控制接口界面,便地运方式、速度、加减速的位置控制,具有一定程度的进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进智能。控制元减少了PC机被占用,以便进进进进进于在机运行的进进进进进进进进进进进进进进进进进进进机的步
加速和速度及位置控制。并且利用了分源,提高了进进进进进进进进进进进进进进进进进度和
原
【进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进进保留版,:】章出子
步进电机速度的精确控制
第35卷第10期 2001年10月
上海交通大学学报
JO U RN A L O F SHA N GHA I JIA O T O NG U N IV ERSIT Y
Vol. 35No. 10 Oct. 2001
文章编号:1006-2467(2001) 10-1517-04
步进电机速度的精确
刘亚东, 李从心,
1
1
2
(1. 上交通大学模具CAD 国家工程研究中心, 上海200030; 2. 青岛海信集团模具公司, 青岛266000) 要:根据经济型数控机床向高精度、用性发展的需求, 研究了步进电机的速度控制时, 最佳实现、左端点实、右点实现3种速度曲实现的基本理, 并比较了它们实现方法的计复杂性, 证明左端点法是一种简单、实用的进电机实速度控制的方案. 基于该方案, 通过截用PC 机系统的定时器资源产生精确时控制脉冲, 使步电机实现宽广范围的速度平滑控制. 法在实际应
关词:数控机床; 步进电机; 速度控制; 定时器中分类号:T P 271. 4 文
+
Precise Control of Step Motor Speed
112
L IU Ya -dong , L I Cong -x in , W A N G X iao -x in
(1. Natio nal Die &M ould CAD Eng. Research Center, Shang hai Jiaotong Univ. , Shang hai 200030, China;
2. Qing dao Hisense Group Die &M ould Co. Ltd, Qingdao 266000)
Abstract :According to the dem and of eco nom ical NC machine tool to high accuracy and practicability , thr ee m ethods for speed contr ol o f step motor :ideal curve implementatio n, left-end curve implementatio n and rig ht-end curve implementatio n w ere discussed. T he com puter co mplex ity o f these m ethods w as com-pared too . It is proved that the metho d o f left -end curve implem entatio n for speed co ntrol of step motor is mor e sim ple and practical . Based on this method , the accurate co ntrol pulses are gener ated from the PC timer and used for driving the step motor to realize a w ide r ange speed contro l sm oothly. This new ap-pro ach can be used in an econom ical m achine too l and a go od effect is obtained. Key words :NC machine to ol ; step motor ; speed control ; PC timer
在经济数控机床中, 普遍采用步进电机作为伺服驱动部件. 步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的执元件. 系统将一个电脉冲信号加到步进电机子绕组上, 转子就转过一固定角度(步距角) ; 当一组电脉冲某一序加到步进电机时, 转子沿一方转动的步数就等于电脉冲个数. 因此, 改变输入电脉冲的数目就能制步进电机子角位移的小; 改变电脉冲的通电相, 就能控制转子角位移的方. 电脉冲连续加到进电机时, 转就以正比于电脉冲频
:的频率大小就可控制步进电机的
步进电机需要专用的控制系统驱动才能正常工作, 其控制系统组成如图1示. 脉冲发生器产的控制脉冲由形分配器一定的
[1]
图1 步进电机控制
f
1518
上 海 交 通 大 学
第35卷
给绕组, 最后功率放大器大脉冲信号以驱动步进电机旋转. 本文通过对PC 机系统定时器编程实现冲发生器的能, 将环形分配器功率放大器成于步进电机驱动器, 结果能方便利用微机实现步进电机的速
式:A i -1A ′i -1和f (t ) 为直线段和曲线构成的集; i ∈1, N 为i 的取从1到N 的自然
i 连接起来, 得一折线A 0A ′N , 它的A i A ′0A 1A ′1…A N A ′解析式为
Z (t ) =
式中特征函数为
P t i -1, t i (t ) =
f i =
1 t ∈(t i -1, t i ) 0 t ∈/[t i -1, t i ) t i -t i -1
=T i
(5) (6)
∑
N 1
f i P t i -1, t i (t )
(4)
1 步进电机的实现速度曲线[2, 3]
若步进电机按图2所示的速度曲运动, 取其中单调递增的一段曲线研究, 如图3所示. 设进给脉冲的时刻分别为t 0、t 1, 在间间隔T 1(T 1=t 1-t 0) 内, 步进电机的平均度v 1(步/s ) 和工
1
v 1=T -1
折线Z (t ) 为步进电机理想速度曲线f (t ) 的一条实现速度曲线. 点t i 的横坐标值称为这条实现速度曲线的定时时刻. Z (t ) 既不是一近的曲线, 更不是一虚构的曲线, 它是一条真实的精曲线. 由实变函数可知, f (t ) 的实现曲线有数条, 它们所构成的合势和连续统势相对等. 最典型的3条实曲线可
A i -1A ′i -1∩f (t ) =A i -1 i ∈1, N
A i -1A ′i -1∩f (t ) =A ′i -1 i ∈1, N
(7) (8) (9)
(1) (2)
f 1=T
-1
1
步电机在时间间隔T 1内的真实速度不难以测量, 而且用解析式表也非常困难. 因此, 用它在T 1期间的平均速度描述它的速度, 式(2) 是它的平均度的精确解析式. 设步进机给定的速度曲线f (t ) , 在时间区[t 0, t N ]内非负, f (t ) 称步进电的理
.
∫f (t ) d t =
t
i -1
t i
1 i ∈1, N
若实现曲线和曲线f (t ) 的交点是直线段A i -1A ′i -1的端点A i -1, 称为f (t )
图2 步进电机速度
Fig. 2 Speed curv e of step mot
or
度线, 图4所示; 若实曲线和曲线f (t ) 的交点是直线A i -1A ′i -1的端点A ′i -1, 则称之为f (t ) 的右端点实现速度曲线, 图5所示; f (t ) 的最佳实现曲线指的是它的每个曲边梯形a i -1a i t i t i -1的积等1. 它们分别用Z l (t ) 、Z r (t ) 、Z o (t ) 表示. 证明, 只要想速度曲线f (t ) 在考虑的时间间隔内平滑单调, 那它的佳实现及左、右端实曲线一定存在, 而且分别仅有1条, 们是互不重
图3 f (t ) 的最佳实
F ig. 3 Ideal implement cur v e o f f (t )
过t 0点作面积为1的矩形t 0t 1A ′0A 0(
0和曲线f (t ) 相交. 矩形J 1) , 并且要直线
过t 1、t 2…t n 点作一系列单位矩形J 2、J 3…J n , 直线段
i -1和f (t )
A i -1A ′
A i -1A ′i -1∩f (t ) i f 1图4 f (t ) 左端
Fig . 4-implem cur ve o f f (t )
第10期
刘亚东, 等:步进电机速度的精
1519
它须是理想曲线某一时刻速度. 实现精度的指标是曲线梯形和单位矩形面积之差的绝对值. 左端点实定时时刻的算式是简便的, 并且能获得很满意实现精度, 此, 本文用了这一实现
3 步进电机控制脉冲的精
由上述讨论, 步进电机的速度特性由一组脉冲序列确定, 脉冲周期的小决定进电
图5 f (t ) 的右端点实现曲线Fig. 5 Right-end implement cur ve o f f (t )
低. 步进电机高速运行时, 脉周期的数值一般都在L s 级, 因此, 必须设计精确的定时方法. 笔者发挥PC 定时器的资源, 实现了控制脉冲的精定时. 控制冲的输出采用HY6120I/O 接口板. 3. 1 利用PC 精确定的基
PC 系列微机的系统板上有一片8253或8254可编程定时器芯片(或集成在其他成电路) , 它包含3个独立的16位计数器, 其中每个计数器都可以独立编程, 以成各自指定的功能. PC 系列微机的定时系统就是利用数器0的输出OUT 0, 定时提出日时钟中断请求, 而引发中断08H, 以持统日时钟. 日时钟定时
(10)
其主要为PC 机完成3项
(1) 实时修改BIOS 数据资源区的两个定时器变量T IM ER -LO (40∶60CH ) 和TIM ER -HI (40∶6EH ) ;
(2) 控制软驱电机的关闭
(3) 调用定时报时中断1CH.
PC 系统8253/8254的计数器0在入16位的计数值后, 在OSC (振器) 12分频信号的作用下, 其计数值依次减1, 当计数值变为0时, 则引发一次定时中. 微机系统本身在初始化时已计数器0设置为模3, 且其计数初值为0, 所以的计数周期约为54. 925493m s, 见8253/8254
(13)
数位为T =54. 925493ms/65536=0. 8381L s. 因此, 通过向8253/8254的计器0写入不同的计数值, 就可在不同的定时时刻计时, 引发相应中断, 而且定时精度
3. 2 控制脉冲精确定时
用进电机控制脉冲的周期值除以8253/8254的基本计数单位, 可以得到一个数初值, 将这个值写入8253/8254的计数器0, 并使之开始减1计数, 时新的控制脉冲信号输出中断服务子程序取代原08H 中子程序, 当计数器数值减0时, 就会引发08H 中, 系统进入新的中断务程序工作, 驱动HY6120I/O 板出控制
假设f (t ) 的最佳实现的定时时刻序是{t i *}, 在每一个进给冲时, 步进电机的平均速度就要发生一次跳变, 实际上步进电机是按照分级方式行速的. 若其速度实曲线Z (t ) 的速度序列为1/T i , 其中T i =t i -t i -1, 脉冲周期, 则T i 也为第i 个度级(数值于1/f i ) 所持
2 定时时间的计算
2. 1 最佳实现
根据最佳实现的定
[2]
∫
i
t t
f (t ) d t =i i ∈1, N
把参变量t i 换为x , 利用牛顿迭代法解式(10) , 得
k x k +1=x k -f (x k ) x 0=t i -1(11) 式中,
F (x ) =
f (t ) d t -∫
t
x
i (12)
经k +1次迭代可得t i =x ≈x k +1, 这里?x k +1-x k ?
2. 2 右端点
右端点实现曲线的定时时刻递
f (t i -1+T i ) =1/T i
式, t i =t i -1+T i , t 0给定, i ∈1, N . 一般情况下, 很难式(13) 出T i 的解析, 仍需用顿迭代法解方程(13) 求出T i 近似数值解. 2. 3 左
曲线f (t ) 的左端点实现的定时刻计
T i =1/f (t i -1) (14) 式中, t i =t i -1+T i , t 0给定, i ∈1, N . 从式(14) 可以看
出, 计算T i 的复杂性完全取决于函数f (t ) 的结构, 式(14) 的计算量最少, 这是式(10) 和式(13)
由3种速度实现方法的分析可以看到, 实现
1520
上 海 交 通 大 学
第35卷
系原定的任务, 要用它实现本系统中控制脉冲的定时输出, 势必会改变PC 机系统时工作的流程, 影响盘I/O 工作. 因此, 使用时必须
(1) 保存原PC 机系统中由计器0引发的IRQO 中断的服务子程序入口地址, 即中断向量. 因为新中断服务子程工作期间, PC 机系统的计时即由08H 中断务子程序完成的工作将暂停, 因此, 当控制作结束, 必考虑对系统钟进
(2) 初始化产生步进电机控制脉冲的新断. 8253计数器0的新作方选为模式3, 与原系统的不同在于计数初值不是一成不变的, 它该子程序每次被调时才装入的. 依次装入由左点实现步进电机速曲线时生成的脉冲周期序列, 能实现相应周期脉冲的时中断, 使控制转脉冲输出中断务子
(3) 新中断服务子程序开始工作——输出控制步进电机的脉冲. 该脉冲信号由I /O 板O 口输至步进
(4) 恢原系统中断IRQO, 恢复系统日时钟. 在新中断服子程序工作期间, PC 机系统的计时工作将暂停, 因此控结束后, PC 机系统的计时会出错误, 需要恢复原系统中断并读取实时时钟芯片上的数据来设定系统时. 般PC 机系统上均含有M otoro la M C /146818A 实时钟或功能相等的芯片, 此芯可以由外的充电电池独担任计时的工作, 并不会为PC 的关机而停止计时. 笔采读实时时钟数据刷日时钟的办法, 来恢复PC 机系统正计时,
以过程没有对软驱电关闭时间的恢复, 这是本方法的不足, 但它对步进电机速度控制任何影响, 且一问题在PC 系统的一次复位时复, 故
床用的步进电机速度精确控制的方法. 应用于笔者开发的微机数控卷成形备的控制系统中, 对160BF5C-1. 5/0. 75型进机实现了从0～8000步/s 范围内的带载平速度控制, 得了满意的控制精度. 该方法为善经济型数控机床中步电机的速控制探索一条有效的途.
[1] 王鉴光. 电机控制系统[M ]. 北京:械业
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械工业出版社, 1996. 68～76, 103～128.
[5] 邢建春. 在PC 机上实现任意定时的方法[J ].测控技
术, 1996, 15(5) :58～59.
作者简介
:
刘亚东 1974年生. 1996、1999年于西安交通大学机械工程学院分别获得学士、硕士学位. 现为上海交大学塑性成形工程博士研究生. 主要从事高速切削数系统及高精度伺进给算法的研, 发表学术
.
李从心 1944年生. 1967年业于西安交通大学, 1982、1988年于华中理工大学分别获硕士、博士学位, 1990～1992在西德V ickers 公司从事博士后研究. 现为上海交通大学性成形工程系副主任、教授、博生导师、I EEE 员. 主从事材料工设备的计算
材料加工过程的计算机模拟等领CA D /CAM /CN C 一体、
4 结 论
基于步进电机左端点实速度曲线, 利用PC 机的系统定时器实现L s 级精确定时, 结合扩展的I/O 接口板产生制脉冲输出, 驱动步进电机按要求的速度曲运行, 是开高精度经济
王小新 男, 1973年生. 1996、1999年于西安交通大学机械工程学院分别获得学士、硕学位. 现为青岛信集团模公司工程师, 负数控设备的技改造及注塑具的开发设计
PLC控制步进电机的速度怎么写
PLC控制步进电机的速度怎么写 2010-12-23 21:40 提问者： zlayf09 | 览次
用菱PLC控制步进电机，比如PLSY K1000 D0 Y0，怎样才能设置它分钟多转呢
二的能不能举个例子，除了用乘除指令，还要用到什么指令，比如n是r/min，设定n转通过公式算出D2频率传
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推荐答案 2010-12-24 13:35 每分钟多转可以
首知道你的步进电机的步进角，0.18°，0.72°还是0.072°等等，这个
其次知道你的步进电机是否配备减速机，确认减速比，这量
再次你的指令频率是多少，靠程序可以写的，这个量
下面开始计算：
步进角D0，马达转动一周所需要脉冲量为360/D0；
减机的减速比为D1，外部机构转动一周所需亚id脉冲量为马达周脉量乘
即（360/D0）*D1;
指令频率的单位为pls/s，即1秒所发脉冲数，所以每分钟脉冲
外部机构每分钟转数为60D2/[（360/D0）*D1]
***************补充说明************
D0和D1已经是已知条件了，你设定的转数N=60D2/[（360/D0）*D1]
里就一个未知量D2，也就是你的脉冲数，所以根据你要求的转数，和已条件D0和D1，你可以求出来你转速了，然后写入
不有一点，没有考虑马达由零速启动到目标转速所需要的时间，为时间为毫秒级，很短，可以略不计，所以就
****************************************************
希望你能完全看懂，顺便祝你
步进电机速度的精确控制
第 !
上 海 交 通 大 学
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收稿日期 ;%$$$<>
文章编号 ; #$$=<%>=? @%$$#A #$<>
步 进 电 机 速 度 的 精 确
刘亚东 #B 李从心 #B 王小
@#8上海交通大学 模具 C +D 国家程研究
上海 %$$$! $E %8青岛海信集团模具公司 B 青岛 %==$$$A 摘
要 ; 根据经济型数控机床向高精度 F 实用性发展需求 B 研究了步进电的速度
现 F 左端点实现 F 右端点实现 ! 种速度曲线实现基本原理 B 并比较了它实现法的计
证用左端点法是一种简单 F 实用的步进电机实现速度控制的方案 8基于该方案 B 通过截用 G C 系统的定时资源产生精确定时的制脉冲 B 使步进电机实现宽广范内的速度平滑控 8该方法 在际应用中果
关键词 ; 数控机床 E 步进电机 E 速度
中图分类号 ; 2G %
? #H 8>文献标识码 ; +
I J K L M N KO P Q R J P S P T U R K VW P R P J U V K K X
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在济型数机床中 B 普采用步进电机作为 伺服驱动部件 8步电机是一种将电脉冲信号转换 成角位移的执行元件 8当系统一个电脉冲信号加 到步进电机定子绕上 B 转子就转过一固定角度 @步 距角 A E 当一组电脉冲按一相加到步进电机时 B 转子沿某方向动的步数就等于电脉冲个数 8因 此 B 变输入电脉冲的数目就能控制进电机转子 角位移的大小 E 改变电脉冲的通电相序 B 就能控制转 子角位移的方向 8当脉冲连续加到步电机时 B 转 就以正比于电脉冲频
的频率大小就可控制步进电机的速
8
控制脉冲由环形分配器按一定的循规律
给各绕组 ! 最后功率放大器放大脉冲信号以驱动步 进 电 机
现脉冲发生器的功能 !
将形分配器与功率放大器 集成于步进电机驱动器中 ! 结果能方便地利用微机 现对步电机
%步进电机的实现速度曲
’ ! ()
若步进电机按图 ’ 所示的速度曲线
中单调递增的一段曲线研究 ! 如 (
2分别为 3-0. 1--/-2
6-0. 1--
/’ 2步进电机在时间间隔 . -内的真实速度不仅难以测 量 ! 而且解析表示
内非负 ! 6/*2称步进电机的 想速
X P Y -! 7/(2
式 Q K P 1-K L P 1-和 6/*2为直线段和曲线构成的点集 Z P Y -! 7为 P 的 取 从 -到 7
[/*20
\
7-
6P ]*P 1-! *P
/*2/^2
式中特征函数为
]*P 1-! *P
/*20
-*Y /*P 1-! *P 2+
*Y 4&*P 1-! *P
a 2/b 2
6P 0
-*P 1*P 1-0-. P
/c 2
折线 [/*2为 步进电机理想速度曲线 6/*2的一 条现速
2的实现曲线有无数条 ! 它们所 构 成的 集 合的 势连续的
K P 1-K L P 1-R 6/*20K P 1-P Y -! 7/d 2
K P 1-K L P 1-R 6/*20K L P 1-P Y -! 7/e 2
f *P
*P 1-6/
*2>*0-P Y -! 7
/g 2
若 实 现 曲 线 曲 线 6/*2的 交 点 是 直 线 段 K P 1-K L P 1-的端点 K P 1-! 称之为 6/*2的左端点实现速 度 曲 线 ! 如 图 ^所 示 Z 若实现曲线和曲 线 6/*2的 点是直线段 K P 1-K L P 1-的端点 K L P 1-! 则称之为 6/*2的 右点实现速度
2最佳实现 曲线指的是它的每个曲边梯形 h P 1-h P *P *P 1-的面
2所考虑的时间间 内 平 滑单调 ! 那么它的最佳实现及左 , 右端点实曲线一 定存在 ! 且分别仅有 - ! 它们互不重合
卷
万 方数据
把参变量 $<换为>
>利用牛顿迭代法解式 #@K %>得 N O P @C N O D
O
%N K C $
#@@%
式中 >
Q #N %C
J
N
$K
经
S T U >U 为给定的计算精度 #@K D V
%) E ) E 右端
右端点实现曲线的定时时刻递
#@W %式中 >$ 曲线 由 W 种速度实现方法的分析可以看到 >实现曲 线是步进电机平均速度的线 >在每 它须是理想曲线某一时刻的速度 ) 实现精度的指 标是曲线梯形和单位形面积之差的绝对值 ) 左端 实现定时刻的算式 并且能获得很 满意的实现精度 >因此 >本文采用这一现 X 步进电机控制脉冲的精 由述讨论 >步进机的速度特性由一组脉冲 序列确定 >脉冲周期的大小决定进电机的转速高 低 ) 步进电机速运行时 >脉冲周 Z [级 > 因 此 >必 须 设 计 精 确 的 定 时 方 法 ) 笔 者 发 挥 \]定时 实了控制脉冲的精确定时 ) 控制脉冲的输出采用 ^_V @G K ‘ A a X ) I 利用 b c 精定时 F Y H \]系 列 微 机 系 统 板 上 有 一 片 d G ! W 或 d G ! Y 编程定时器芯片 #或集成在其他集成电路中 %>它 包含 W 个独立的 @V 计数器 >其中每个计器都可 以独立编程 >以完成各自定的功能 ) \]列微机 定时 系统 就 是利用计数 K 的输出 a e f K >定时 出日时钟中请求 >从而引 以持系 统日时钟 ) 日时钟定时中引发的频率为 @d ) G ^g >其主要为 \]机完成 W 项任务 h #@%实时修改 i ‘ a j 数 o #G %控制软驱电机的关闭时 #W %调用定时报时中断 @]^) \]系统 d G ! W A d G ! Y 的计数器 K 在写入 @V 位的 计 #振荡器 %@G 分频信号的作用下 >其计值依次 当数值变为 K 时 >则引发一 定时 中 断 ) 微 机系 统本身在初始化时已将计数器 K 设置为模式 W >其计数初值为 K >所以它的计数周 约为 ! Y ) p G !Y p W 1[>可见 d G ! W A d G ! Y 最 数位为 B C! Y ) p G !Y p W 1[A V !! W V CK ) d W d@Z [) 此 >通过向 d G ! W A d G ! Y 的计数器 K 写入不的计 数初值 >可以在不同的定时刻计时 >引 断 >而且定时精度可达 @Z [F ! H ) X ) E 制脉精确 用进电机控制脉冲的周期值除以 d G ! W A d G ! Y 的基本计数单位 >可得到一计数初 写入 d G ! W A d G ! Y 并使之开始减 @计数 >同时用新的控制脉冲信号输出中服务 代 K d ^中断 子序 >当计数器 计 数 值 减 为 K 时 >就会引发 K d ^中断 >系统进入新的中断务子程序 作 >驱动 ^_V @G K ‘ A a 板出控制脉冲 如前所述 >\]机系统 d G ! W A d G ! Y 的计数 @! @第 @K 期 刘亚东 >等 h 步进电机速的精 万 方数据 系原定的任务 ! 要利用它实现本系统中控制脉冲 的 定 时 输 出 ! 势 必 ) *+保 存 $-. &中断的服务子程序入口地址 ! 即中断向量 ’ 因 为新中断务子程工作 ) 1+初始 化 生 步 进 电 机 控 制 脉 冲 的 新 中 断 ’ /123数器 , 的新工作方式选为模式 3! 与原系统 的不同在于计数初值不是成不的 ! 它是在该子 程序每次被调用时才装入的 ’ 依装入由左端点实 现进电机度曲线时生成的脉冲周期序列 ! 就能 实现相应周脉的定时中断 ! 使控制转脉冲输 出中断务子程 ) 3+新中断服务子程序开始工作 44输出控制 步进电机的脉冲 ’ 该脉冲信号由 $%&板 &口输出 步进 ) 5+恢复原系统中断 $-. &! 恢复系统日时钟 ’ 在新中断务子程工作 以过程没有对软驱电机关闭时间的恢复 ! 这 是本方法的不足 ! 它对步进电机速度制无任何 影 响 ! 这 >结 论 基于步进电机左端点实现速度曲线 ! 参考文献 ( F *G 王鉴光 ’ 电机 控 制 系 统 F 6G ’ 北 京 (机 械 工 业 出 F 1G 金松令 ! 金孚安 ’ 微机控制步进电动机 运 行 参 数 的 计 算 F I G ’ F3G 赵 家 森 ’ 用 微 机 控 制 步 进 电 机 的 升 降 速 F I G ’ 微 特 电 机 ! *H H /! ) 1+(* F 5G 陈西文 ’ $%&接口程序设计入门与应用 F 6G ’ 北京 ( F 2G 邢建春 ’ 作者简介 ( 刘 亚 东 *H D 5年 生 ’ *H H 李心 *H 55年生 ’ *H 王 小 新 男 ! *H D 3 生 ’ *H H , 1 2 *上 海 交 通 大 学 学 报 第 32卷 万 方数据 步进电机速度的精确 作者: 刘亚东 , 李从心 , 作单位:刘亚东,李从心(上海交通大学模具CAD国家工研究中心,) , 王小新(青岛海集团模 刊名:上海交通大学 英刊名:JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY 29次 1. 邢建春 在PC上实现任意定时的方法 1996(05)2. 陈西文 I/O接口程设计入门与应用 19963. 赵家森 用机控制步进 4. 金松令;金孚安 微机控制步进电动机运行参数的 5. 王鉴光 电机控制系统 1994 1. 刘淑燕 . 孙杰 . 王妍 . 刘国 PC定时器在步进电机速度控制上的应用 [期刊论文]-机械与电子 2011(2)2. 刘涛 . 王宗义 . 孔庆磊 . 武 基于CAN总的多电机协调运动控制系统研究 [期刊论文]-机床与液压 2010(3)3. 王晶 . 吴上生 印标签打印机控制路的研究 [期刊论]-工业仪表与自化装 2010(5)4. 张海英 . 胡金高 步电动机行曲线的优化算法与仿真 [期刊论文]-微电机 2010(11)5. 杨庆凤 DSP控制两自由度步进电机动的设计 [期刊文]-科技创新导报 2009(26)6. 王鹏 . 范蟠果 基于DSP智能体的控制与实现 [期刊论文]-机测量控制 2009(1)7. 王瑾 基于DSP和CAN总线的步进电机控制系统研究 [刊文]-电子测量技 8. 李立凯 . 林青松 . 杨宁 步进电机在光电跟踪照射系统中优化控制 [期刊文]-单片机嵌入式系 9. 王晓坤 . 杨华 . 韩文波 . 王雪丽 变速控制在基于DSP的转台定位踪中的实现 [期刊论]-长春理工大学报 (自 10. 吕强 . 王珂珂 . 王国胜 步进电动机在两轮移动器人中的应用研究 [期刊论文]-微电 11. 杜磊 . 刘武州 . 郭利平 TE10波在矩形波导管中传播的算机测量及动态反馈拟 [期刊论]-中国 12. 徐煜明 步进电机速度控制的研究与实现 [期刊论文]-工矿 13. 杨庆凤 . 刘德营 . 陈坤杰 基于DSP的公路喷字划线车控制系统的设计 [期刊论文]-机电工技术 2007(2)14. 李科 . 赵 通用步进电动机升速控制器设计 [刊论文]-微 15. 李晓菲 . 胡泓 . 王炜 . 程云涛 步进电机加减速制规律 [期刊论文]-机电产品开发与创新 2006(1)16. 伟 基于PCI总线和DSP的五轴运动控制的研究 [学位文]硕士 200617. 受俊 基于单片机的机运动控 18. 张贵宝 . 李加文 . 李从心 自调匀整并条机实现启停平稳变的分析 [期刊论]-青岛大学报(工程 19. 张贵宝 . 邹明 . 陈宗雨 . 李从心 . 全超平 . 王占杭 一种并条机环自调匀整中的时控制 [期刊论文]-青岛学 学报( 20. 余凌飞 磁头封装中运动控制系统的设计与研究 [学位文] 21. 杨华军 基于步进电机驱动的6-THRT并联机器人控制技术研究 [位论]硕 22. 赵攀峰 以MAV为背景的拍翼运动流场特性研究 [学位 23. 刘红远 飞机发动机转速模拟技术的研究 [学位论] 24. 赵攀峰 . 春阳 . 魏榛 . 李振国 . 刘曦 . 郑明章 . 杨基明 种扑翼运动的型实验及场测量方法 [刊论文]- 25. 彭晓南 . 郭晓波 曲轴综合检测虚拟仪的开发 [期刊论文]-工 26. 李忠科 . 李福宝 . 李勤 通用步进电机升降速控器设计 [期刊论文]-沈阳业大学学 27. 王红昇 全自动剪板机控制系统的设计开发 [学位文] 28. 王俊涛 铝合金焊缝X射线底片计算机辅助评定的研究 [学 29. 郭晓波 . 彭晓南 曲轴
