步进电机调速方法
PLC实现步进电机的正反转和调整控制
实训课题三PLC实现步进电机正反转和调速控制一、实验目的1、掌握步进电机的工作原理2、掌握带驱动电源的步进电机的控制方法3、掌握DECO指令实现步进电机正反转和调速控制的程序二、实训仪器和设备1、FX-48MR PLC一台2N2、两相四拍带驱动电源的步进电机一套3、正反切换开关、起停开关、增减速开关各一个三、步进电机工作原理步进电机是纯粹的数字控制电动机,它将电脉冲信号转换成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,图3-1是一个三相反应式步进电机结图;从图中可以看出,它分成转子和定子两部分;定子是由硅钢片叠成,定子上有六个磁极大极,每两个相对的磁极N、S极组成一对;共有3对;每对磁极都绕有同一绕组,也即形成1相,这样三对磁极有3个绕组,形成三相;可以得出,三相步进电机有3对磁极、3相绕组；四相步进电机有4对磁极、四相绕组,依此类推;反应式步进电动机的动力来自于电磁力;在电磁力的作用下,转子被强行推动到最大磁导率或者最小磁阻的位置,如图3-1a所示,定子小齿与转子小齿对齐的位置,并处于平衡状态;对三相异步电动机来说,当某一相的磁极处于最大导磁位置时,另外两相相必处于非最大导磁位置,如图3-1b所示,即定子小齿与转子小齿不对齐的位置;把定子小齿与转子小齿对齐的状态称为对齿,把定子小齿与转子小齿不对齐的状态称为错齿;错齿的存在是步进电机能够旋转的前提条件,所以,在步进电机的结构中必须保证有错齿的存在,也就是说,当某一相处于对齿状态时,其它绕组必须处于错齿状态;本实验的电机采用两相混合式步进电机,其内部上下是两个磁铁,中间是线圈,通了直流电以后,就成了电磁铁,被上下的磁铁吸引后就产生了偏转;因为中间连接的电磁铁的两根线不是直接连接的,是采用在转轴的位置用一根滑动的接触片;这样如果电磁铁转过了头,原先连接电磁铁的两根线刚好就相反了,所以电磁铁的N极S极就和以前相反了;但是电机上下的磁铁是不变的,所以又可以继续吸引中间的电磁铁;当电磁铁继续转,由于惯性又转过了头,所以电极又相反了;重复上述过程就步进电机转了;根据这个原理,如图3-2所示,两相步进电机的转动步骤,以正转为例：由图可见,现相异步电机正转过程分为四个步骤,即A相正方向电流、B相正方向电流、A向反方向电流和B相反方向电流;反转工作的顺序与之相反;A、B两相线圈不是固定的电流方向,这与其它步进电机的控制逻辑有所不同;因此,控制步进电机转动时,必须考虑用换相的思路设计实验线路;可以根据模拟驱动电路的功能和plc必须的逻辑关系进行程序设计;四、采用步进电机驱动器的控制方式利用步进电机驱动器可以通过PLC的高速输出信号控制步进电机的运动方向、运行速度、运行步数等状态;其中：步进电机的方向控制,只需要通过控制U/D端的On和Off就能决定电机的正转或反转；将光耦隔离的脉冲信号输入到CP端就能决定步进电机的速度和步数；控制FREE信号就能使电机处于自由状态;因此PLC的控制程序相当简单,只需通过PLC的输出就能控制步进电机的方向、转速和步数;不必通过PLC控制电机换相的逻辑关系,也不必另外添加驱动电路;实训面板见图3-4,梯形图见图3-5;本程序是利用D0的变化,改变T0的定时间隔,从而改变步进电机的转速;通过两个触点比较指令使得D0只能在10～50之间变化,从而控制步进间隔是1S～5S之间,I/O分配表见表3-1;表3-1 I/O分配表图3-5 梯形图五、采用PLC直接控制步进电机方式对于两相步进电机控制,根据其工作原理,必须考虑其换向的控制方式,因此将其步骤用代号分解,则为：①实现电流方向A+→A-、②实现电流方向B+→B-、③实现电流方向A-→A+、④实现电流方向B-→B+;如果反转则按照④、③、②、①的顺序控制;PLC的I/O分配表按照表3-2,分配图按照图3-6,梯形图见图3-7;表3-2 PLC的I/O分配表步进电机正反转和调速控制的梯形图如图3-7所示,程序中采用积算定时器T246为脉冲发生器,因系统配置的PLC为继电器输出类型,其通断频率过高有可能损坏PLC,故设定范围为K200 ms～1000ms,则步进电机可获得1～10步/秒的变速范围,X0为ON时,正转,X1为ON时；反转;X0为ON时,输出正脉冲列,步进电机正转;当X0为ON时,T246以D0值为预置值开始计时,时间到,T246导通,执行DECO指令,根据D1数值首次为0,指定M10输出,Y0、Y4为ON,步进电机A相通电,且实现电流方向A+→A-；D1加1,然后,T246马上自行复位,重新计时,时间到,T246又导通,再执行DECO指令,根据D1数值此次为1,指定M11输出,Y1、Y5为ON,步进电机B相通电,且实现电流方向B+→B-；D1加1,T246马上又自行复位,重新计数,时间到,T246又导通,再执行DECO指令,根据D1数值此次为2,指定M12输出,Y2、Y6为ON,步进电机A相通电,且实现电流方向A-→A+；D1加1,T246马上又自行复位,重新计时,时间到,T246又导通,再执行DECO命令,根据D1数值此次为3,指定M13输出,Y3、Y7为ON,步进电机B相通电,且实现电流方向B-→B+；当M13为ON,D1复位,重新开始新一轮正脉冲系列的产生;X1为ON时,输出反脉冲列,步进电机正转;当X1为ON时,T246以D0值为预置值开始计时,时间到,T246导通,执行DECO指令,根据D1数值首次为0,指定M10输出,Y3、Y7为ON,步进电机B相通电,且实现电流方向B-→B+；依此类推,完成实现A相反方向电流、B相正方向电流、A相正方向电流三个脉冲列输出；当M13为ON,D1复位,重新开始新一轮正脉冲系列的产生;当X2为ON时,程序由自动转为手动模式,当X0X1为ON时,每点动一次X3,对D1数值首次为0加1,分别指定M10、M11、M12及M13输出,从而完成一轮正反脉冲系列的产生;第73步中,当X4为ON,M8012为ON,M4为ON,且D0当前值<K1000,则D0即加1;第88步中,当X5为ON,M8012为ON,M4为ON,且D0>K200,由D0即减1;六、程序调试及执行调速时按X4或X5按钮,观察D0的变化,当变化值为所需速度时释放;如动作情况与控制要求一致表明程序正确,保存程序;如果发现程序运行与控制要求不符,应仔细分析,找出原因,重新修改,直到程序与控制要求相符为止;七、实训思考练习题如果调速需经常进行,可将D0的内容显示出来,试设想方案,修改程序,并实验;图3-7 步进电机正反转和调速控制程序说明1、步骤0,指定脉冲序列输出顺序移位值；2、当X0为ON,输出正脉冲序列,电机正转；当X1为ON,输出负脉冲序列,电机反转；3、当X2为ON,程序由自动转为手动模式,由X3状态单步触发电机运转；4、当X4为ON,如D0小于1000,每100ms对D0加1,从而延长每脉冲输出的时间间隔,降低电机的转速；5、当X5为ON,如D0大于200,每100ms对D0减1,从而缩短每脉冲输出的时间间隔,加快电机的转速；6、T0为频率调整限制;。
步进电机调速实验报告
步进电机调速实验报告步进电机调速实验报告引言：步进电机是一种常见的电机类型，具有精准定位、高可靠性和简单控制等优点，广泛应用于机械自动化领域。
本实验旨在通过调整步进电机的驱动信号频率，探究步进电机的调速性能。
实验目的：1. 了解步进电机的工作原理和调速控制方法；2. 掌握步进电机调速实验的基本操作；3. 分析步进电机调速性能，并探讨其影响因素。
实验装置：1. 步进电机驱动器：用于控制步进电机的转速和方向；2. 步进电机：作为实验的被测对象；3. 信号发生器：用于产生步进电机的驱动信号。
实验步骤：1. 搭建实验装置：将步进电机与驱动器连接，连接信号发生器与驱动器；2. 设置实验参数：根据实验要求，设置信号发生器的频率范围和步进电机的分辨率；3. 开始实验：逐步增加信号发生器的频率，观察步进电机的转速变化；4. 记录数据：记录不同频率下步进电机的转速，并绘制转速-频率曲线；5. 分析结果：根据实验数据，分析步进电机的调速性能，并探讨其影响因素。
实验结果：根据实验数据，绘制了步进电机的转速-频率曲线。
曲线呈现出一定的线性关系，即随着频率的增加，步进电机的转速也相应增加。
然而，在一定频率范围内，转速的增加逐渐趋于平缓，表明步进电机存在一定的最大转速限制。
此外，实验中还观察到步进电机在低频率下容易发生失步现象，即无法按照预定的步进角度运动。
讨论与分析：步进电机的调速性能受多种因素影响，其中包括步进电机的类型、驱动器的性能、负载情况等。
在本实验中，步进电机的转速受到信号发生器频率的限制，过高或过低的频率都会导致转速的下降。
此外，步进电机的失步现象可能是由于驱动器输出信号不稳定或负载过大造成的。
结论：通过本实验，我们了解了步进电机的工作原理和调速控制方法，并掌握了步进电机调速实验的基本操作。
实验结果显示，步进电机的转速与驱动信号频率呈线性关系，但存在一定的最大转速限制。
此外，步进电机在低频率下容易发生失步现象。
步进电机的调速原理
步进电机的调速原理
调速原理是指控制步进电机转速的方法。
常见的调速原理有以下几种：
1. 定常电流控制：通过控制步进电机的驱动电流大小来实现调速。
电机转速与驱动电流成正比关系，增大电流可以提高转速，减小电流可以降低转速。
2. 单微步调速：通过改变步进电机的微步数来实现调速。
步进电机分为全步和微步两种工作模式，全步每转一周，电机转动一个完整的步距角，而微步则是将步距角进一步细分。
通常通过控制电机可执行的微步数，来调控电机的转速。
3. 物理机械调速：通过改变步进电机的负载来实现调速。
例如，在电机轴上增加负载可以降低转速，减小负载则可以提高转速。
4. 闭环调速：通过反馈系统来实现闭环控制，实时调整电机驱动信号以达到预定转速。
常见的闭环调速方法有位置反馈和速度反馈。
位置反馈通常使用编码器等装置来实时监测电机转动角度，根据误差信号调整驱动信号；速度反馈则是通过速度传感器实时监测电机转速，并根据误差信号进行调整。
这些调速原理可以根据实际需求进行选择和组合，以实现步进电机的精确调速。
单片机控制步进电机调速实验
51系列单片机控制步进电机调速实验实验目的及要求：1、熟悉步进电机的工作原理2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量)4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。
速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED数码管显示。
实验原理：步进电机控制原理一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。
步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。
步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。
因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。
步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。
由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。
随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号可以由单片机产生。
电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：(图2所示)图1 是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。
步进电机调速原理
步进电机调速原理
步进电机是一种特殊的直线或旋转电机，具有可以控制位置和速
度的优点。
调速是步进电机的主要应用之一，它可以通过改变电流的
频率或者改变电源电压来实现调速。
步进电机调速原理主要有以下几种：
一、微步控制调速原理
微步控制是一种在控制电流中引入微小的时间对称脉冲，以实现
对步进电机转速的调节。
微步控制可以分为全步、半步、四分之一步、八分之一步等多种不同步数的控制方式，是一种高精度、低噪音、低
振动的调速方式。
二、调整电源电压原理
步进电机的转速与电源电压成正比，因此调节电源电压可以实现
调速。
调节电源电压时需要注意：调节电源电压过高会使步进电机发热，短时间内甚至会烧坏电机；过低电压会影响电机的动力性能和工
作效率。
三、控制脉冲频率原理
步进电机的转速与控制脉冲的频率成反比，因此调整控制脉冲的
频率可以实现调速。
这种调速方式需要合理地选择驱动器的细分，以
提高脉冲频率的精度和稳定性，从而实现平稳的调速效果。
四、增强电流控制原理
增强电流控制是一种通过增加电机的驱动电流来提高电机输出功
率和动力性能的控制方式。
在这种调速方式下，电机的驱动电流可以
随着转动速度的变化而逐渐增加，从而实现高速、高扭矩的调速效果。
综上所述，步进电机调速原理主要包括微步控制、调整电源电压、控制脉冲频率和增强电流控制等多种方式。
在实际应用中，我们可以
根据不同的需求和实际情况选择最合适的调速方式来实现调速效果。
步进电机正反转及调速设计
步进电机正反转及调速设计陈超渭南师范学院物理与电气工程系2008级电气（1）班摘要：本系统用52系列单片机和LY-36电机驱动芯片并加入了按钮来控制步进电机实现转向、转速等。
系统中使用的四相步进电机，相应的驱动和控制电路对于其整体性能起着非常重要的作用。
经系统调试，能够很好的控制步进电机的正反转、加减速，从而达到预期目的。
整个系统具有结构简单、可靠性高、成本低和实用性强等特点，具有较高的通用性和应用推广价值。
关键词：四相步进电机 52单片机控制 YL-36驱动电路正反转1 绪论1.1 概述步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化系统中，与其他类型的电机相比具有易于精确控制，无累积误差等优点。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机按设定的方向转一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，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机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有累积误差的特点，广泛应用于各种开环控制。
单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作[1]。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件。
本文设计一种用STC89C52作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的步进电机控制系统。
为使步进电机系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据系统的功能要求，通过单片机存储器、I/O口、中断、键盘、LED显示器的扩展来实现步进电机的启停、正反转、加减速等功能。
1.2 步进电机及单片机的发展趋势步进电机的发展，将依赖于新型材料的应用、设计手段，以及与驱动技术的最佳匹配。
随着自动控制技术、计算机网络通信技术在众多领域中的快速发展，以及进一步数字化、智能化，步进电机将会在更深入广泛的领域中得意应用。
步进电机调试方法大全
步进电机调试方法大全什么是步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲：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（即步进角）。
您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；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机分哪几种步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。
在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛。
什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）保持转矩（HOLDING TORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
什么是DETENT TORQUEDETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。
DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。
步进电机精度为多少？是否累积一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
步进电机的外表温度允许达到多少步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
步进电机调速实验
肇庆学院光机电一体化综合性实验实验报告学院：电子信息与机电工程学院课程：微型计算机控制技术级糸班别：13级电气2班姓名：梁智健学号：201324122202指导老师：陈显明实验地点：后山金工楼3楼电工实验室实验日期: 2015年12月7日________________________________________ 实验一步进电机调速实验一、实验目的掌握步进电机的控制方法二、实验设备TDN86/88＋教学实验系统一台三、实验原理及接线步进电机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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。
驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。
1、本实验使及35BY146型四项八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及励磁顺序如下图：实验线路8255B口输出电平在各步中的情况如下：2.实验程序及流程STACK SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGMENTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08,09H ;步进电机对应步值(1-8) DATA ENDS ；即8255 B口输出值CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART： MOV AX,DATAMOV DS,AXMAIN：MOV AL,90H ；初始化8255 B 口为输出OUT 63H,ALA1：MOV BX,OFFSET TABLEMOV CX,0008H ；步进电机步数为8A2：MOV AL,[BX] ；8255输出OUT 61H,ALCALL DALLY ；调Dally延时程序INC BXLOOP A2JMP A1DALLY： PUSH CXMOV CX,5000H ；在此可改变步间延时值，只需增T1：PUSH AX ；减输入到CX中的值POP AXLOOP T1POP CXRETCODE ENDSEND START四、实验内容及步骤（1）按图接线：（2）输入程序，将宏汇编程序经过汇编，连接后形成.EXE文件装入系统，也可直接从软盘中调用EXP3.EXE文件。
步进电机的调速方法和优点
步进电机的调速方法和优点
步进电机的调速方法和优点可以根据具体的应用需求来选择调速方法，以下是常用的步进电机调速方法和其优点：
1. 电流控制法：通过调节步进电机的驱动电流大小来改变步进电机的转速。
优点是控制简单，成本低，适用于对转速精度要求不高的应用。
2. 脉冲频率控制法：通过改变输入给步进电机的脉冲频率来调节转速。
优点是转速可调范围广，转速精度高，适用于对转速要求较高的应用。
3. 引导参考比法：通过与编码器等传感器进行闭环控制，将电机的实际位置反馈给控制器，从而实现转速的精确控制。
优点是转速稳定性高，精度极高，适用于要求极高的精确控制和定位应用。
步进电机的优点包括以下几点：
1. 精度高：步进电机精确的转动位置能够提供精确的定位和控制。
2. 高扭矩：步进电机在不同转速下可以输出较高的扭矩，适用于要求较高的力矩输出的应用。
3. 停止时无震动：步进电机在停止时不会产生震动，保证了控制系统的稳定性。
4. 自启动：步进电机在停止情况下可以自动启动，节省了启动装置的成本和复杂性。
5. 无需编码器：步进电机可以通过开环控制进行位置和速度控制，无需使用编码器等传感器，简化了控制系统的设计和成本。
6. 响应速度快：步进电机可以快速响应控制信号，实现高速的加速和减速，适用于需要快速响应的应用。
步进电机的速度控制专题
《步进电机速度控制专题》姓名:学号：班级：09级机械一班步进电机的速度控制步进电机区别于其他控制用途电机的最大特点是，它可接受数字控制信号（电脉冲信号）并转化成与之相对应的角位移或直线位移，因而本身就是一个完成数字模拟转化的执行元件。
而且它能进行开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量。
这样的增量位置控制系统与传统的直流伺服系统相比，其成本明显降低，几乎不必进行系统调整。
因此，步进电机广泛应用于数控机床、机器人、遥控、航天等领域，特别是微型计算机和微电子技术的发展，使步进电机获得更为广泛的应用。
步进电机的速度特性步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。
其角速度与脉冲频率成正比，而且在时间上与脉冲同步。
因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下，只要控制脉冲频率即可获得所需速度。
由于步进电机是借助它的同步转矩而启动的，为了不发生失步，启动频率是不高的。
特别是随着功率的增加，转子直径增大，惯量增大，启动频率和最高运行频率可能相差10倍之多。
为了充分发挥电机的快速性能，通常使电机在低于启动频率下启动，然后逐步增加脉冲频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。
为了保证电机的定位精度，在停止以前必须使电机从最高速度逐步减小脉冲率降到能够停止的速度（等于或稍大于启动速度）。
因此，步进电机拖动负载高速移动一定距离并精确定位时，一般来说都应包括“启动－加速－高速运行（匀速）－减速－停止”五个阶段，速度特性通常为梯形，如果移动的距离很短则为三角形速度特性示。
步进电机控制系统结构PC机在适当的时刻通过对硬件控制电路上的8253计数器0赋初值，设置好加减速过程的频率变化（即速度、加速度变化），以防止失步。
例如，在点位控制中设置好速度曲线图，在起动和升速时，使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，下降特性使负载不产生过冲，停止在规定的位置。
PLC实现步进电机正反转和调速控制
PLC实现步进电机正反转和调速控制PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制系统的计算机控制设备。
它可以实现对多种设备和机器的控制，包括步进电机。
步进电机是一种通过步进角度来控制转动的电机，其转动可以精确地控制在每个步进角度停留一段时间。
步进电机的正反转和调速控制是实现工业自动化过程中常用的功能，PLC可以很好地实现这些控制。
一、步进电机的正反转控制步进电机的正反转控制是通过控制步进电机的相序来实现的。
步进电机有多种相序方式，常见的包括正向旋转、逆向旋转、双向旋转等。
PLC 可以通过控制步进电机的相序开关来实现步进电机的正反转。
在PLC中，可以使用PLC的输出口来控制步进电机的相序开关。
通过将输出口与步进电机的控制线路连接，可以控制相序开关的状态，从而控制步进电机的正反转。
例如，将PLC的一个输出口连接到步进电机的CW （Clockwise）输入线路，另一个输出口连接到步进电机的CCW（Counter Clockwise）输入线路，可以通过控制这两个输出口的状态来实现步进电机的正反转。
二、步进电机的调速控制步进电机的调速控制是通过控制步进电机的脉冲频率来实现的。
步进电机的转速与脉冲频率成正比，脉冲频率越高，步进电机的转速越快。
因此，通过控制PLC输出口给步进电机发送的脉冲频率，可以实现步进电机的调速控制。
在PLC中，可以使用定时器模块来控制步进电机的脉冲频率。
定时器模块可以通过设定计时器的定时时间和周期，来控制输出口的脉冲频率。
通过控制定时器的定时时间，可以控制步进电机每个步进角度的停留时间，从而控制步进电机的转速。
除了定时器模块，PLC还可以使用计数器模块来实现步进电机的调速控制。
计数器模块可以通过设定计数器的初始值和计数步长，来控制输出口的脉冲频率。
通过控制计数器的初始值和计数步长，可以控制步进电机每个步进角度的停留时间，从而实现步进电机的转速控制。
三、步进电机正反转和调速控制实例以下是一个使用PLC实现步进电机正反转和调速控制的实例。
步进电机调速程序
/****************************************************************************** ******** 标题: 步进电机试验一**** 通过本例程了解步进马达使用及驱动程序编写**; 单双八拍工作方式：**; A-AB-B-BC-C-CD-D-DA (即一个脉冲,转3.75 度)** J14短路冒需断开** 请学员一定要消化掉本例程********************************************************************************* *******/#include "reg52.h"//Motorsbit F1 = P1^0;sbit F2 = P1^1;sbit F3 = P1^2;sbit F4 = P1^3;/////////////////////////////////////////步进电机驱动unsigned char MotorStep=0;unsigned int MotorTimer = 0;unsigned int MotorDelay,Speed=1,TIM,CT;/****************************************************** 初始化马达*******************************************************/void InitMotor(){F1 = 1;F2 = 1;F3 = 1;F4 = 1;}void SetMotor(){// if(Speed == 0) return;MotorDelay=Speed;switch(MotorStep){case 0:if(TIM) // A{F1 = 0; //0xf1F2 = 1;F3 = 1;F4 = 1;MotorStep = 1;TIM=0;}break;case 1: // ABif(TIM){F1 = 0; //0xf3F2 = 0;F3 = 1;F4 = 1;MotorStep = 2;TIM=0;}break;case 2: //Bif(TIM){F1 = 1;F2 = 0; //0xf2F3 = 1;F4 = 1;MotorStep = 3;TIM=0;}break;case 3: //BCif(TIM){F1 = 1;F2 = 0; //0xf6F3 = 0;F4 = 1;MotorStep = 4;TIM=0;}break;case 4: //Cif(TIM){F1 = 1;F2 = 1; //0xf4F3 = 0;F4 = 1;MotorStep = 5;TIM=0;}break;case 5: //CDif(TIM){F1 = 1;F2 = 1; //0xfcF3 = 0;F4 = 0;MotorStep = 6;TIM=0;}break;case 6: //Dif(TIM){F1 = 1;F2 = 1; //0xf8F3 = 1;F4 = 0;MotorStep = 7;TIM=0;}break;case 7: //DAif(TIM){F1 = 0;F2 = 1; //0xf9F3 = 1;F4 = 0;MotorStep = 0;TIM=0;}break;}}void system_Ini(){TMOD|= 0x11;TH0=0xDC; //11.0592MTL0=0x00;IE = 0x8A;TR0 = 1;}main(){ system_Ini();InitMotor();while(1){SetMotor();}}/************************************************* ** 定时中断延时*************************************************/void Tzd(void) interrupt 1{TH0 = 0xfe; //11.0592TL0 = 0x33;if( CT++==10){TIM=1;CT=0;}}/****************************************************************************** ******** 标题: 步进电机试验二**** 通过本例程了解步进马达使用及驱动程序编写**; 单双八拍工作方式：**; A-AB-B-BC-C-CD-D-DA (即一个脉冲,转3.75 度)** J14短路冒需断开** 请学员一定要消化掉本例程*****************************************************************************************/#include "reg52.h"unsigned char code FFW[8]={0xfe,0xfc,0xfd,0xf9,0xfb,0xf3,0xf7,0xf6}; void delay(unsigned int t);//Motorsbit F1 = P1^0;sbit F2 = P1^1;sbit F3 = P1^2;sbit F4 = P1^3;/////////////////////////////////////////步进电机驱动void motor_ffw(){unsigned char i;for (i=0; i<8; i++) //一个周期转30度{P1 = FFW[i]&0x1f; //取数据delay(5); //调节转速}}void delay(unsigned int t){unsigned int k;while(t--){for(k=0; k<60; k++){ }}}main(){while(1){motor_ffw();}}/****************************************************************************** ******** 标题: 步进电机试验三（加减速运行）**** 通过本例程了解步进马达使用及驱动程序编写**; 单双八拍工作方式：**; A-AB-B-BC-C-CD-D-DA (即一个脉冲,转3.75 度)**** 请学员一定要消化掉本例程******************************************************************************** *******/#include "reg52.h"void delay();//Motorsbit F1 = P1^0;sbit F2 = P1^1;sbit F3 = P1^2;sbit F4 = P1^3;unsigned char code FFW[8]={0xfe,0xfc,0xfd,0xf9,0xfb,0xf3,0xf7,0xf6}; //反转unsigned char code FFZ[8]={0xf6,0xf7,0xf3,0xfb,0xf9,0xfd,0xfc,0xfe}; //正转unsigned int K, rate;/********************************************************** * * * 步进电机驱动* ***********************************************************/ void motor_ffw(){unsigned char i;for (i=0; i<8; i++) //一个周期转30度{P1 = FFW[i]&0x1f; //取数据delay(); //调节转速}}/********************************************延时程序*********************************************/void delay(){unsigned int k,t;t=rate;while(t--){for(k=0; k<150; k++){ }}}/**********************************************************步进电机运行**********************************************************/ void motor_turn(){unsigned char x;rate=0x0a;x=0x40;do{motor_ffw(); //加速rate--;}while(rate!=0x01);do{motor_ffw(); //匀速x--;}while(x!=0x01);do{motor_ffw(); //减速rate++;}while(rate!=0x0a);}main(){while(1){motor_turn();}}/****************************************************************************** ********* 标题: 步进电机试验四**** 通过本例程了解步进马达使用及驱动程序编写** 双四拍工作方式：** AB-BC-CD-DA (即一个脉冲,转7.5 度)**** 请学员一定要消化掉本例程，********************************************************************************* *******/#include "reg52.h"//Motorsbit F1 = P1^0;sbit F2 = P1^1;sbit F3 = P1^2;sbit F4 = P1^3;/////////////////////////////////////////步进电机驱动unsigned char MotorStep=0;unsigned int MotorTimer = 0;unsigned int TIM,CT;void InitMotor(){F1 = 1;F2 = 1;F3 = 1;F4 = 1;}void SetMotor(){// if(Speed == 0) return;switch(MotorStep){case 0:if(TIM){F1 = 0;F2 = 0;F3 = 1;F4 = 1;MotorStep = 1;TIM=0;}break;case 1:if(TIM){F1 = 1;F2 = 0;F3 = 0;F4 = 1;MotorStep = 2;TIM=0;}break;case 2:if(TIM){F1 = 1;F2 = 1;F3 = 0;F4 = 0;MotorStep = 3;TIM=0;}break;case 3:if(TIM){F1 = 0;F2 = 1;F3 = 1;F4 = 0;MotorStep = 0;TIM=0;}break;}}void system_Ini(){TMOD|= 0x11;TH0=0xDC; //11.0592MTL0=0x00;IE = 0x8A;TR0 = 1;}main(){ system_Ini();InitMotor();while(1){SetMotor();}}/************************************* [ t1 (0.5ms)中断] 中断中做PWM 输出------------1000/(0.02ms*250)=200Hz*************************************/ void Tzd(void) interrupt 1{TH0 = 0xfe; //11.0592TL0 = 0x33;if( CT++==20){TIM=1;CT=0;}}/****************************************************************************** ****** 标题: 步进电机试验五（正转一圈反转一圈）**** 通过本例程了解步进马达使用及驱动程序编写**; 单双八拍工作方式：**; A-AB-B-BC-C-CD-D-DA (即一个脉冲,转3.75 度)**** 请学员一定要消化掉本例程********************************************************************************* *******/#include "reg52.h"void delay(unsigned int t);//Motorsbit F1 = P1^0;sbit F2 = P1^1;sbit F3 = P1^2;sbit F4 = P1^3;unsigned char code FFW[8]={0xfe,0xfc,0xfd,0xf9,0xfb,0xf3,0xf7,0xf6}; //反转unsigned char code FFZ[8]={0xf6,0xf7,0xf3,0xfb,0xf9,0xfd,0xfc,0xfe}; //正转unsigned int K;/*********************************************************************** ** 步进电机驱动** * ***********************************************************************/ void motor_ffw(){unsigned char i;unsigned int j;for (j=0; j<12; j++) //转1*n圈{for (i=0; i<8; i++) //一个周期转30度{if(K==1) P1 = FFW[i]&0x1f; //取数据if(K==2) P1 = FFZ[i]&0x1f;delay(5); //调节转速}}}/******************************************************** 延时程序*********************************************************/void delay(unsigned int t){unsigned int k;while(t--){for(k=0; k<80; k++){ }}}main(){while(1){K=1;motor_ffw();K=2;motor_ffw();} }。
PID步进电机的调速
一、PID控制系统PID是比例,积分,微分的缩写。
比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。
因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti ,Ti越小,积分作用就越强。
反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。
因此,可以改善系统的动态性能。
在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。
微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。
此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。
微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。
图1-1 PID控制系统二、二阶系统数学模型二阶系统方框图如下图所示二阶系统闭环传递函数的标准形式2222)()()(n n n s s s R s C s ωζωω++==Φ （2-1）得出自然频率（或无阻尼振荡频率）Mn T K=ω （2-2） 阻尼比KT M 21=ζ （2-3）令式（2-1）的分母多项式为零，得二阶系统的特征方程0222=++n n s ωζω （2-4）其两个根（闭环极点）为1221-±-=ζωζωn n 、s （2-5）显然，二阶系统的时间响应取决于ζ和n ω这两个参数。
应当指出对于结构和功用不同的二阶系统，ζ和n ω的物理含意是不同的。
图2-2 标准形式二阶系统结构图三、PID 调速系统数学模型PID 控制系统是一种线性控制系统。
步进电机调速系统
步进电机调速系统一．设计目的1．掌握步进电机的工作原理及控制方法2．了解控制步进电机转速的原理3．进一步掌握微机接口中的相关知识4．熟悉设计系统的方法二．设计要求1．以8086极其支持电路为基础，配必要的存储器、定时系统、控制接口、驱动电路、LED显示接口等构成微机控制的电机调速系统。
2．对步进电机的工作原理进行分析，通过“启、停、转速”等按键命令，实现对电机的平稳启动、停止和不同速率上的匀速转动，并通过LED显示转速；3．方案设计中要突出信号的变换、驱动电路的设计和步进电机控制程序的编制；三．设计思路（1）步进电机基本原理所谓步进，就是指每给步进电机一个递进脉冲，步进电机各绕组的通电顺序就改变一次，电机就回转动一次。
使用键盘控制方式能对步进电机的转动方向、速度和角度进行调节。
（2）步进电机激励方式步进电机有三相激励，也有四相激励的。
现以两相四拍为例说明。
2相激励。
这种方式的工作波形如图所示。
它可看作是一种周期信号，每个周期可以为四个状态。
显然，任何时刻步进电机都有两相绕组有电流。
每一状态，步进电机走一步。
四．设计内容1．程序流程图2. 源程序P8255_A EQU 9800HP8255_B EQU 9801HP8255_C EQU 9802HP8255_MODE EQU 9803HDELAY_SET EQU 07FH ;延时常数MY_STACK SEGMENT PARA 'STACK'DB 100 DUP(?)MY_STACK ENDSMY_DATA SEGMENT PARA 'DATA'BUF DB ？KVL DB 2 DUP(?) ;击键次数备份，键值PT DB ? ;显示缓冲区指针DSBUF DB 4 DUP(?) ;显示缓冲区KD DB ? ;数码管数据信号KH DB ? ;键盘行信号KL DB ? ;键盘列信号、数码管位选信号KV A DB ? ;键值备份KVB DB ? ;在闪烁子程序中保存显示器原有的数据COUNT2 DB ? ;击键次数COUNT4 DB ? ;连续击键次数KTB DB 48H ;0 键码DB 44H ;1DB 34H ;2DB 24H ;3DB 42H ;4DB 32H ;5DB 22H ;6DB 41H ;7DB 31H ;8DB 21H ;9DB 11H ;ADB 12H ;BDB 14H ;CDB 18H ;DDB 28H ;EDB 38H ;FDB 00H ;10SGTB DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82HDB 0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1HDB 86H,8EH,0FFH,8CH,89H,8EH,0BFH,0F7H; CHAR DB 'MY_DATA ENDsMY_CODE SEGMENT PARA 'CODE'MY_PROC PROC FARASSUME CS:MY_CODE, DS:MY_DATA, SS:MY_STACK START: MOV AX,MY_DATAMOV DS,AXSSS: MOV DX,P8255_MODEMOV AL,81H ;写8255控制字A、B输出，C输入OUT DX,ALSTART1: MOV BX,OFFSET DSBUFMOV PT,BLMOV DSBUF,15H ;_MOV DSBUF+1,10H ;空格MOV DSBUF+2,10HMOV DSBUF+3,10H;START2: CALL BLINK3 ;键盘扫描、显示子程序、光标闪动START3: CALL CHAG ;转数字键处理程序; CALL DELAYJMP START2 ;转下一轮处理程序MY_PROC ENDpCHAG PROC NEARMOV BH,00HMOV BL,PTMOV AL,COUNT4MOV [BX],AL ;键值送到显示缓冲区中CMP BL,OFFSET [DSBUF+3]JNZ CHAG2mov BL,OFFSET DSBUFMOV PT,BLCHAG1: RETCHAG ENDpCHAG2: INC BLMOV PT,BLJMP CHAG1BLINK PROC NEARMOV CX,100H ;熄灭显示器时间常数MOV BH,00HMOV BL,PTMOV Al,[BX]MOV KVB,AL;保存原显示器数据MOV AL,10H ;填入熄灭显示器的码MOV [BX],ALBLINK1: CALL DSKS ;键盘扫描BLINK2: CMP COUNT4,10HJNZ BLINK6 ;键按下返回LOOP BLINK1 ;没键按下继续循环MOV AL,KVBMOV BL,PTMOV [BX],ALBLINK3: MOV CX,150H ;点亮显示器时间常数BLINK4: CALL DSKSBLINK5: CMP COUNT4,10HJNZ BLINK7 ;键按下返回LOOP BLINK4 ;没键按下继续循环JMP BLINKBLINK6: MOV AL,KVB ;恢复原显示器中的数据MOV BL,PTMOV [BX],ALBLINK7: RETBLINK ENDpDSKS PROC NEAR ;键盘扫描处理程序PUSH CXCALL DSUP ;显示CALL KBS ;键盘扫描MOV AL,KVL+1 ;取上次按键键值CMP KV A,AL ;与本次键值相比MOV AL,KVL ;按键次数MOV COUNT2,ALMOV AL,KVLMOV COUNT4,ALJZ DSKS1MOV COUNT2,0FFH ;不相等,重新赋值MOV COUNT4,0FFHDSKS1: DEC COUNT4CMP COUNT4,0F8H ;为E0?JZ DSKS3CMP COUNT4,0EH ;为0E?JZ DSKS3CMP COUNT4,00H ;为00?JZ DSKS2MOV COUNT4,10H ;赋值DEC COUNT2JMP DSKS4DSKS2: MOV COUNT4,0fH ;按下键时间足够长则为连续击键DSKS3: MOV AL,COUNT4MOV COUNT2,ALMOV AL,KV AMOV COUNT4,ALDSKS4: MOV AL,COUNT2MOV KVL,ALMOV AL,KV AMOV KVL+1,AL ;备份键值MOV AL,COUNT4POP CXRETDSKS ENDpDSUP PROC NEARPUSH CXMOV CX,04H ;显示器个数MOV KL,01H ;选中的显示器MOV BX,OFFSET DSBUFDSUP2: MOV AL,00HMOV DX,P8255_B ;关闭显示器OUT DX,ALMOV AL,[BX] ;取显示缓冲区中的数据PUSH BXMOV AH,00HMOV DI,AXMOV BX,OFFSET SGTB ;编码MOV AX,[BX+DI]MOV AH,00HPOP BXMOV DX,P8255_A ;送显示器显示OUT DX,ALINC BXMOV AL,KLMOV DX,P8255_B ;送位选信号OUT DX,ALROL AL,1MOV KL,ALCALL DELAY ;下一位PUSH CXMOV CX，-1LOOP $POP CXLOOP DSUP2POP CXMOV AL,00HMOV DX,P8255_B ;关闭显示器OUT DX,ALRETDSUP ENDpKBS PROC NEAR ;键盘扫描程序MOV DX,P8255_A ;清显示器MOV AL,0FFHOUT DX,ALMOV CX,04H ;送列数MOV KL,0FEH ;扫描列初始值KBS1: MOV AL,KLMOV DX,P8255_B ;逐列清零OUT DX,ALSAL AL,1MOV KL,ALMOV DX,P8255_C ;读行信号IN AL,DXNOT ALAND AL,0FHCMP AL,00H ;是否有键按下JNZ KBS2LOOP KBS1 ;没键扫描下一列KBS2: CMP AL，0C0HJMP K0CMP AL, 0F9HJMP K1CMP AL, 0A4HJMP K2CMP AL ,0B0HJMP DSUP2K0：MOV BL，18HCALL DELAYMOV AL，BUFROR AL，1MOV BUF，ALJMP DSUP2K1：MOV BL，20HCALL DELAYMOV AL，BUFROL AL，1MOV BUF，ALJMP DSUP2K2：MOV BL，30HCALL DELAYMOV AL，BUFROR AL，1MOV BUF，ALJMP DSUP2MOV BX,CXMOV CX,04H ;拼装键号SAL BX,CLMOV CX,BXOR AL,CLMOV KV A,ALMOV DI,10H ;键盘个数MOV BX,OFFSET KTBKBS3: MOV AL,[BX+DI]CMP AL, KV A ;计算键值，无键按下返回00HJNZ KBS5KBS4: MOV AX,DIMOV KV A,AL ;保存键值CALL BREAKRETKBS5: DEC DIMOV AX,DICMP AL,00HJNZ KBS3JMP KBS4KBS ENDpDELAY PROC NEAR ;延时程序PUSHFPUSH DXPUSH CXMOV DX,DELAY_SETD1: MOV CX,-1D2: DEC BLDEC CXJNZ D2DEC DXJNZ D1POP CXPOP DXPOPFRETDELAY ENDpBREAK PROC NEAR ;按任意键退出PUSHFPUSH AXPUSH DXMOV AH,06HMOV DL,0FFHINT 21HJE RETURNMOV AX,4C00HINT 21HRETURN: POP DXPOP AXPOPFRETBREAK ENDPMY_CODE ENDSEND START五．运行结果当按下键盘上的0键时，电机开始转动，当按下键盘上的1键时，电机开始正向转动，当按下键盘上的2键时，电机开始反向转动，当按下键盘上的3键时，电机停止转动。
电脑灯步进电机SPWN细分驱动与调速控制
５ 结语
利用上述方案，选用含四个 ＰＷＮ 比较 输出口的单片机芯片 ＡＴＭＥＧＡ１６Ｌ 和相应 的步进电机驱动电路，对步进电机进行细 分，解决了低频振荡问题，提高定位精度，而 自适应控制调速，能根据步进电机运行特 点，在位置即时变化的情况下提高连贯性， 使舞台灯光的演出效果更加明快、流畅。
图 ２ 流程图
工 程 技 术
刘志新 （ 湖南城建职业技术学院 湖南湘潭 ４ １ １ １ ０ ３ ）
摘 要： 本文在舞台电脑灯步进电机驱动的基础上， 增加了 Ｓ Ｐ Ｗ Ｎ 细分控制并对运动的快速定位进行自适应调节。实验结果这种效果良 好， 克服了步进电机的低速振荡与灯光效果不连贯等问题， 使其更加平稳、顺畅。 关键词： 步进电机 ＳＰＷＮ 细分 自适应控制 中图分类号：ＴＶ７３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００９）０６（ｃ）－０１０６－０１
由图 １ 可知，逆变电路功率管的开启时 刻为：
关断时刻为：
参考文献
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１０６ 科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
软件流程图如图 ２，反转情况与正转类似。
图 １ ＳＰＷＮ 波形
式中 Ｍ 为调制深度，ｕ 为直流电源电
压。对应图中脉冲在，面积为：
单片机控制的步进电机自适应调速方法
单片机控制的步进电机自适应调速方法孙 侃(广东中山大松通用机电有限公司技术开发部,528437)摘 要 介绍了步进电机速度自适应控制实现的机理,步进电机分段变速控制中频率运行代码、与频率运行代码相对应的最高运行频率、最小运行步长三者的对应关系,最后介绍了程序设计方法。
这种由单片机实现的步进电机自适应调速方法已得到实际应用,取得了较满意的结果。
关键词 步进电机 单片机 自适应调速 变频信号源 步进电机的变速控制———自动加/减速控制,是步进电机的基本变速方式,常用于位置控制场合。
在这种场合,要求步进电机对运动对象进行步长长度不等的实时位置控制,通常步长的变化范围还很大,如何利用这个基本变速方式进行有效的不失步控制,以满足控制的“快而不失步”的实际需要,是步进电机开环控制的中心问题。
对步长较大的定位控制,可以使步进电机总是以等高、等腰梯形的升降频曲线轨迹来运行,梯形曲线的高度就是步进电机恒频段的最高运行频率,它与步长无关;而当步长较小时,这个恒频段最高运行频率与步长大小是否也没有关系呢?本文就这个问题,对步进电机在步长较大和较小的位置控制中,如何实现位置的速度自适应控制进行讨论。
11 步进电机控制系统步进电机控制系统如图1所示。
变频信号源是一个脉冲频率由几赫到几千赫可连续变化的信号发生器,它为脉冲分配器提供脉冲序列。
脉冲分配器则根据方向控制信号把脉冲信号按一定的逻辑关系加到脉冲驱动放大器上进行放大,以驱动步进电机的转动。
因此变频信号源产生的脉冲序列是步进电机控制的基础。
本文要阐述的就是由单片机系统实现的变频信号源产生的脉冲序列如何满足步进电机速度自适应控制的思路和方法。
图1 步进电机控制图21 步进电机速度自适应控制实现的机理我们知道步进电机的转速可用下式表示(以反应式步进电机、负载不变的情形为例):n=60fZN (r/min)式中f为控制脉冲的频率,Z为转子齿数,N 为运行拍数。
由上式可见步进电机转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。
步进电机pwm调速原理
步进电机PWM调速原理概述步进电机是一种常见的电动机类型，它能够将电能转化为机械转动。
在许多应用中，需要对步进电机进行调速以满足不同的需求。
在本文中，我们将探讨步进电机PWM调速原理及其工作原理。
什么是步进电机PWM调速PWM（Pulse Width Modulation）调速是一种常用的电路调速技术，通过调节电源电压的占空比，控制驱动电机的平均功率，进而改变电机的转速。
步进电机工作原理步进电机是一种离散运动的电机，它通过不同相位电流的切换，使得电机转子按一定角度步进。
步进电机由定子和转子组成，定子上有若干组线圈。
步进电机驱动电路步进电机驱动电路主要由大功率开关管和弱驱动电路组成。
在驱动电路中，PWM调速是常见的一种方法。
电压调整方式步进电机的速度与输入电压成正比，因此通过调整输入电压的大小，可以实现步进电机的调速。
在步进电机驱动电路中，常用的方法是通过调整驱动电源的电压来控制步进电机的转速。
PWM调速原则PWM调速原则是通过改变电源电压的占空比来改变步进电机的转速。
占空比是指一个周期内，高电平的时间与周期的比值。
占空比越小，平均输出电压也越小，电机转速也越慢。
步进电机PWM调速的实现步骤步进电机PWM调速的实现步骤如下：1.设定目标转速2.根据目标转速计算占空比3.设置PWM调速电路4.运行步进电机步进电机PWM调速的优缺点步进电机PWM调速具有以下优点：•调速范围广：PWM调速可以实现步进电机在较宽范围内的调速，满足不同应用需求。
•响应速度快：PWM调速可以快速调节电机速度，满足实时性要求。
•控制精度高：由于PWM调速可以实现电机转速的精确控制，因此可以实现高精度的转速控制。
步进电机PWM调速的缺点包括： - 电路复杂：步进电机PWM调速需要专门的电路设计和控制，相对于简单的电压调整方式，电路复杂度较高。
- 对电机有一定要求：步进电机PWM调速对步进电机的特性参数有一定要求，不同的电机可能需要不同的调速电路。
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一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下： 1、具有较硬的机械特性，稳定性良好； 2、无转差损耗，效率高； 3、接线简单、控制方便、价格低； 4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速； 5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。
其特点： 1、效率高，调速过程中没有附加损耗； 2、应用范围广，可用于笼型异步电动机； 3、调速范围大，特性硬，精度高； 4、技术复杂，造价高，维护检修困难。
5、本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为： 1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高； 2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70％－90％的生产机械上； 3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产； 4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
5、本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大，电动机的转速越低。
此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
属有级调速，机械特性较软。
五、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。
由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。
为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。
为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。
调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。
晶闸管调压方式为最佳。
调压调速的特点： 1、调压调速线路简单，易实现自动控制； 2、调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。
3、调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。
六、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。
直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。
电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。
电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。
电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。
当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。
当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生
涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。
电磁调速电动机的调速特点： 1、装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便； 2、调速平滑、无级调速； 3、对电网无谐影响； 4、速度失大、效率低。
5、本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。
七、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。
壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。
液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。
在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速。