步进电动机控制方法
步进电动机的控制
1.工作原理 2.接线 3.控制方式 4.其他
一、步进电动机的简介
步进电动机（stepping motor)是将电脉冲激励 信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制 电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一 步，所以又称脉冲电动机。 urage the signal for the electric pulses to the displacement or the displacement of discrete values control motors, motor when entering a electric pulses will move a step, also called a pulse the motor.
由上述分析可知,要使磁阻式步进电机具有工作能力,最起码的条件是定子极分度 角不能被齿距角整除,且应满足下列方程: 极分度角/齿距角= R + k· 1/m 进一步化简得齿数z: z = q (mR + k) (2-3) 式中:m──相数; q──每相的极数; k──≤ (m - 1)的正整数; R──正整数,为0、1、2、3……。 按选定的相数和不同的极数,由上式就可推算出转子齿数。 因为三相双三拍步进电机不易失步,控制精度比较高,所以本文对三相双三拍步 进电机进行控制,定子有三对磁极,运行时两相同时通电,循环带动转子转动。 4、转速控制 控制步进电机的运行速度,实际上是控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周 期,即在升速过程中,使脉冲的输出频率逐渐增加;在减速过程中,使脉冲的输出频 率逐渐减少。脉冲信号的频率可以用软件延时和硬件中断两种方法来确定。 采用软件延时,一般是根据所需的时间常数来设计一个子程序,该程序包含一定 的指令,设计者要对这些指令的执行时间进行严密的计算或者精确的测试,以便确 定延时时间是否符合要求。每当延时子程序结束后,可以执行下面的操作,也可用 输出指令输出一个信号作为定时输出。采用软件定时, CPU一直被占用,因此CPU 利用率低。 可编程的硬件定时器直接对系统时钟脉冲或某一固定频率的时钟脉冲进行计 数,计数值则由编程决定。当计数到预定的脉冲数时,产生中断信号,得到所需的延 时时间或定时间隔。由于计数的初始值由编程决定,因而在不改动硬件的情况下, 只通过程序变化即可满足不同的定时和计数要求,因此使用很方便。
步进电机控制技术
四、反应式步进电机的特性
动态稳定区：(-π+θse)<θ<(π+θse) a点与OA点之间的夹角θr称为稳定裕度(或裕量角)。裕量
角越大，电动机运行越稳定。
r se
2 Z r (mC 2) mZ r C mC
由上式可见，C=1时，反应式步进电动机的相数最少为3。 电动机的相数越多，步距角越小，相应的稳定裕度越大，运
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构 和工作原理。
一、步进电机简介及结构
步进电动机主要由两部分构成：定子和转子。它们均 由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极 。
定子绕组
定子
转子
一、步进电机简介及结构
A IA
定子 转子
定子的六个磁 极上有控制绕组， 两个相对的磁极组 成一相。
注意：
这里的相和三 相交流电中的“相” 的概念不同。步进 电动机通的是直流 IB B 电脉冲，这主要是 指线圈的联接和组 数的区别。
冲的最高频率，它是步进电动机的一项重要技术指标。它的大小与电机本 身的参数、负载转矩、转动惯量及电源条件等因素有关，它是衡量步进电
动机快速性的重要技术指标。
1)按能起动的最短脉冲间隔时间tf便可决定电动机的起动频率fst，则 fst=1/tf
2)起动频率fst的大小与电动机的步距角θS有关。
3)电动机的最大静转矩Tsm越大，作用于电动机转子上的电磁转矩也越大， 使加速度越大，转子达到动稳定区所需时间也就越短，起动频率fst越高。
二、步进电机工作方式
三相单双六拍
三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。 工作过程：
A
B' 4 1 2 3 A'
步进电机的开环控制和闭环控制
步进电机的开环控制和闭环控制一、步进电机的开环掌握1、步进电机开环伺服系统的一般构成图1 步进电机开环伺服系统步进电动机的电枢通断电次数和各相通电挨次打算了输出角位移和运动方向，掌握脉冲安排频率可实现步进电动机的速度掌握。
因此，步进电机掌握系统一般采纳开环掌握方式。
图为开环步进电动机掌握系统框图，系统主要由掌握器、功率放大器、步进电动机等组成。
2、步进电机的掌握器1、步进电机的硬件掌握步进电动机在—个脉冲的作用下，转过一个相应的步距角，因而只要掌握肯定的脉冲数，即可精确掌握步进电动机转过的相应的角度。
但步进电动机的各绕组必需按肯定的挨次通电才能正确工作，这种使电动机绕组的通断电挨次按输入脉冲的掌握而循环变化的过程称为环形脉冲安排。
实现环形安排的方法有两种。
一种是计算机软件安排，采纳查表或计算的方法使计算机的三个输出引脚依次输出满意速度和方向要求的环形安排脉冲信号。
这种方法能充分利用计算机软件资源，以削减硬件成本，尤其是多相电动机的脉冲安排更显示出它的优点。
但由于软件运行会占用计算机的运行时间，因而会使插补运算的总时间增加，从而影响步进电动机的运行速度。
另一种是硬件环形安排，采纳数字电路搭建或专用的环形安排器件将连续的脉冲信号经电路处理后输出环形脉冲。
采纳数字电路搭建的环形安排器通常由分立元件（如触发器、规律门等）构成，特点是体积大、成本高、牢靠性差。
2、步进电机的微机掌握：目前，伺服系统的数字掌握大都是采纳硬件与软件相结合的掌握方式，其中软件掌握方式一般是利用微机实现的。
这是由于基于微机实现的数字伺服掌握器与模拟伺服掌握器相比，具有下列优点：（1）能明显地降低掌握器硬件成本。
速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现，硬件费用会变得很廉价。
体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。
（2）可显著改善掌握的牢靠性。
集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF）大大长于分立元件电子电路。
（3）数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。
第3章 步进电动机的控制
步进电动机特点
电动机输出轴的角位移与输入脉冲数成正比；转速与脉冲频率成正比； 转向与通电相序有关。当它转一周后，没有累积误差，具有良好的跟 随性。 由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价， 又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控 系统。 步进电动机的动态响应快，易于起停、正反转及变速。 步进电动机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相 应的措施。 步进电动机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。
小步距角步进电动机
若步进电动机通电的脉冲频率为ƒ(脉冲数/秒)，步距角用弧度表示，则 步进电动机的转速
2π f 60 θb 60 f Kmz = n= f 60 = 2π 2π Kmz
(r/min)
由上式可知，步进电动机在一定脉冲频率下，电动机的相数和转子齿数 越多，转速就越低。而且相数越多，驱动电源也越复杂，成本也就越高。
• 转子本身没有励磁绕组的称为“反应式”步进电动机 • 用永久磁铁做转子的称为“永磁式”步进电动机。
目前以反应式步进电动机用得较多。
单段式三相反应式步进电动机的结构
磁极按照定子径向排列，径向分相式； 磁极按照定子径向排列，径向分相式； 电机的定子上有六个均布的磁极， 电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角 是60º。 60 。 定子磁极数为相数的两倍，即2p=2m； 定子磁极数为相数的两倍， 2p=2m； 每个磁极上都装有控制绕组，并接成m 每个磁极上都装有控制绕组，并接成m相； 转子上均布40个小齿。 转子上均布40个小齿。所以每个齿的齿距 40个小齿 为360º/40=9 360 /40=9º /40=9 定子每个磁极的极弧上也有5个小齿， 定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定 子和转子的齿距和齿宽均相同
第3章步进电动机的控制
升速 恒速 减速 低速
起点
终点
（时间） t
图3-24
点、位控制中的加减速控制
15
变速控制的方法有：
改变控制方式的变速控制：最简单的变速控制可利用改变步进电 机的控制方式实现。例如：对于三相步进电机系统，启动或停止时 用三相六拍，大约0.1s以后，改用三相三拍，快到达终点时再采用 三相六拍，以达到减速控制的目的。 均匀地改变脉冲时间间隔的变速控制：步进电机的加速（或减速） 控制，可以用均匀地改变脉冲时间间隔来实现。 采用定时器的变速控制：单片机控制系统中，用单片机内部的定 时器来提供延时时间。方法是将定时器初始化后，每隔一定的时间， 由定时器向CPU申请一次中断，CPU响应中断后，便发出一次控制脉 冲。此时只要均匀地改变定时器时间常数，即可达到均匀加速（或 减速）的目的。这种方法可以提高控制系统的效率。
脉冲 方向控制
步进控制器
功率放大器
步进电机
负载
图3-19 步进电机控制系统的组成
2
随着电子技术的发展，除功率驱动电路之外，其它硬件电路均可由软 件实现。采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器，不仅简化了 线路，降低了成本而且可靠性也大为提高，同时，根据系统的需要可 灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。典型的微型机控制 步进电机系统原理图如图3-20所示。 使用微型机对步进电机进行控制有串行和并行两种方式。 步 进 电 机
6
二、步进电动机的闭环控制
在开环步进电动机系统中，电动机的输出转矩在很大程度上取决于驱 动电源和控制方式。对于不同的步进电动机或同一种步进电动机而不 同负载，励磁电流和失调角发生改变，输出转矩都会随之发生改变， 很难找到通用的控速规律，因此，也很难提高步进电机的技术指标。 闭环系统是直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适 当处理自动给出驱动脉冲串。因此采用闭环控制可以获得更精确的位 置控制和更高、更平稳的转速，从而提高步进电动机的性能指标。 步进电动机的输出转矩是励磁电流和失调角的函数。为了获得较高的 输出转矩，必须考虑到电流的变化和失调角的大小，这对于开环控制 来说是很难实现的。
步进电机控制方法
步进电机控制方法步进电机是一种常见的电动执行器，广泛应用于各个领域的控制系统中。
它具有结构简单、控制方便、定位精度高等优点，是现代自动化控制系统中必不可少的重要组成部分。
本文将从基本原理、控制方法、应用案例等方面对步进电机进行详细介绍。
1. 基本原理步进电机是一种通过输入控制信号使电机转动一个固定角度的电机。
其基本原理是借助于电磁原理，通过交替激励电机的不同线圈，使电机以一个固定的步距旋转。
步进电机通常由定子和转子两部分组成，定子上布置有若干个线圈，而转子则包含若干个极对磁体。
2. 控制方法步进电机的控制方法主要包括开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指根据既定的输入信号频率和相位来驱动电机，控制电机旋转到所需位置。
这种方法简单直接，但存在定位误差和系统响应不稳定的问题。
闭环控制则是在开环控制的基础上，增加了位置反馈系统，通过不断校正电机的实际位置来实现更精确的控制。
闭环控制方法相对复杂，但可以提高系统的定位精度和响应速度。
3. 控制算法控制步进电机的常用算法有两种，一种是全步进算法，另一种是半步进算法。
全步进算法是指将电流逐个向电机的不同线圈通入，使其按照固定的步长旋转。
而半步进算法则是将电流逐渐增加或减小，使电机能够以更小的步长进行旋转。
半步进算法相对全步进算法而言，可以实现更高的旋转精度和更平滑的运动。
4. 应用案例步进电机广泛应用于各个领域的控制系统中。
例如，在机械领域中，步进电机被用于驱动数控机床、3D打印机等设备，实现精确的定位和运动控制。
在医疗设备领域，步进电机被应用于手术机器人、影像设备等，为医疗操作提供准确定位和精确运动。
此外，步进电机还广泛应用于家用电器、汽车控制、航空航天等领域。
总结：步进电机作为一种常见的电动执行器，具有结构简单、控制方便、定位精度高等优点，在自动化控制系统中扮演着重要的角色。
通过本文的介绍，我们了解到步进电机的基本原理、控制方法、算法以及应用案例等方面的知识。
步进电机的单脉冲控制、双脉冲控制、开环控制和闭环控制
步进电机的单脉冲控制、双脉冲控制、开环控制和闭环控制
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
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控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机的单脉冲控制与双脉冲控制步进电机的控制有单电压和高低电压控制之分；
单电压控制用一串脉冲信号控制一个电子开关的通、断来控制电机驱动绕组得电、失电；高低电压控制在单电压控制的基础上，用另一串脉冲控制一个电子开关的通、半导通，两个开关串联，两个控制脉冲同频率但不同相位和宽度。
达到给绕组的供电电压全、一半、迅速关断的目的。
步进电机的开环控制和闭环控制步进电机的开环控制
1、步进电机开环伺服系统的一般构成
步进电动机的电枢通断电次数和各相通电顺序决定了输出角位移和运动方向，控制脉冲分配频率可实现步进电动机的速度控制。
因此，步进电机控制系统一般采用开环控制方式。
图为开环步进电动机控制系统框图，系统主要由控制器、功率放大器、步进电动机等组成。
2、步进电机的控制器
1、步进电机的硬件控制
步进电动机在个脉冲的作用下，转过一个相应的步距角，因而只要控制一定的脉冲数，即。
几种常见步进电机控制方法庶谈
典 型 引导 ， 关 注 引导 ， 格 言引 导 ， 表 扬 引导 ， 方法 引
导 。最后 ， 教学创 新亟需 人文关 怀 ， 绿 色管理 。推崇人格
合 式步进 电机 ， 其突 出的性 价 比使得其 在步进 电机 市场
管理者 、 说教 者 和主宰 者为放 心 、 放 手让 学生 自主学 习 和 自我教育 的教学引领者 、 参与者 、 帮助者 、 研究者 。教 学管理 中教 师要注 重身教引导 ，事 前引导 ，提示 引导
，
和谐进 取 的教 育氛 围让教师和 学生 置身其 中 ，耳 濡 目 染， 潜 移默化地感受着人文关怀。
（ 即实 现步进 电机正转或反 转 ） ， 通 过改变两个脉 冲的间
转速不受 负载大小 的影 响 ， 过载性好 ， 动作相应快 ， 控制 方便 ， 可实现快速起停 、 正反转控制 。并且 由其组成 的开
环 系统 物美价廉 ， 实用可靠 。伴 随着 自动化技术 的突飞 猛进 ， 步进 电机 的运用 的广度 和深度 与 日俱增 。 步进 电机可分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为反应 式 步进 电机 （ 简称 Ｖ Ｒ） 、 永 磁
种 步进电机 的优势 于一身 ， 输 出力 矩大 、 动 态性 能好 ， 但 结 构复杂 、 成本 高昂 。市场是 最为常见 的主要是两相混
得 出控制 电路 的基本设计思路 ： 工作 电压为 １ ２ Ｖ， 最大 电
流为 ０ ． ２ ６ Ａ， 选用 Ｕ Ｌ Ｎ ２ ０ ０ ３ 来作为驱动 。 通过 Ｐ １ ． ４ 一 Ｐ １ ． ７ 来控 制线 圈的通断 （ 开机时 ， Ｐ １ ． ４ 一 Ｐ １ ． ７均为高 电平 ） ， 将
步进电机控制方法
步进电机控制方法
步进电机是一种常用的电动机，它通过控制电流脉冲的频率和方向来实现旋转运动。
下面将介绍几种常见的步进电机控制方法。
1. 单脉冲控制：这种方法简单直接，通过给步进电机施加一个脉冲信号来控制其步进角度，每个脉冲代表一个步进角度。
但是由于只控制脉冲的频率和方向，无法准确控制电机的位置。
2. 双脉冲控制：这种方法在单脉冲控制的基础上，加入了一个脉冲信号来标记零点位置。
通过控制脉冲信号的频率和方向，可以实现步进电机的精准定位。
但是双脉冲控制需要额外的硬件电路支持，复杂性较高。
3. 微步进控制：微步进控制是一种更加精细的步进电机控制方法。
它通过改变脉冲信号的宽度和相位来控制电机的旋转角度，可以实现更高的分辨率和平滑的运动。
但是微步进控制需要更复杂的电路和算法支持。
除了以上几种常见的步进电机控制方法外，还有其他的一些高级控制方法，如闭环控制、矢量控制等，用于实现更精确的控制效果。
具体选择哪种控制方法，可以根据实际应用需求和成本考虑。
步进电动机正反转控制方法
步进电动机正反转控制方法
步进电动机是一种可编程的电机驱动器，可以通过控制其步进序列来实现精确的控制。
步进电动机的正反转是一个重要的功能，以下是实现步进电动机正反转的一些方法:
1. 使用两个不同的控制信号来控制步进电动机的正反转。
这种方法需要使用两个不同的控制信号，一个用于正转，另一个用于反转。
在控制电路中，需要将两个信号进行切换，以实现步进电动机的正反转。
2. 使用一个控制信号，通过控制步进电动机的步进序列来实现反转。
这种方法需要使用一个控制信号，将其与步进电动机的步进序列进行关联，以实现反转。
例如，当控制信号为高电平时，步进电动机会正向旋转;当控制信号为低电平时，步进电动机会反向旋转。
3. 使用反转开关来控制步进电动机的正反转。
这种方法需要使用一个反转开关，将其设置为“开”或“关”,以控制步进电动机的正反转。
在控制电路中，需要将反转开关的信号与步进电动机的控制信号进行关联，以实现反转。
以上是三种常见的实现步进电动机正反转的方法。
每种方法都有其优缺点，具体选择哪种方法取决于具体的应用场景和需求。
例如，使用两个不同的控制信号来控制步进电动机的正反转方法可以提供更精确的控制，但需要更多的电路和元件;使用反转开关来控制步进电动机的正反转方法则更为简单，但无法控制步进电动机的精确旋转方向。
步进电机控制器往复运动简易方法
步进电机控制器往复运动简易方法引言步进电机是一种常用的电动机类型，广泛应用于机械自动化控制和精密定位系统中。
控制步进电机实现往复运动是一项基本需求。
本文将介绍一种简易方法，帮助您实现步进电机控制器的往复运动。
步进电机基本原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械位移的装置。
通过依次给步进电机施加不同的脉冲信号，可以使电机旋转、停止或精确定位。
步进电机通常由驱动器控制，驱动器接收控制信号并按照预设的步进模式驱动电机。
步进电机控制器往复运动方法使用双向旋转模式步进电机控制器通常具备双向旋转功能，可以通过设置旋转方向和步进数来实现往复运动。
以下是步进电机控制器往复运动的简易方法：1.初始化步进电机控制器：首先，需要将步进电机控制器初始化，设置初始状态和参数。
2.设置往复运动参数：确定往复运动的步进数和旋转方向。
步进数表示每次往返运动的步进数目，旋转方向决定了电机正转或反转的方式。
3.执行往复运动：编写控制代码，根据设定的步进数和旋转方向进行往返运动的控制。
通过向步进电机控制器发送相应的脉冲信号，驱动电机完成往复运动。
4.循环执行：为了实现连续的往复运动，可以将以上步骤放入一个循环中，反复执行。
使用限位开关除了双向旋转模式，还可以通过限位开关实现步进电机的往复运动。
限位开关是一种感应器件，可以检测物体是否到达某个位置。
以下是使用限位开关实现步进电机控制器往复运动的简易方法：1.初始化步进电机控制器：同上述方法，首先需要初始化步进电机控制器。
2.连接限位开关：将限位开关与步进电机控制器连接，确保能够实时检测电机位置。
3.设置运动方向：设定电机往复运动的起始方向，例如从左到右或从右到左。
4.执行往复运动：编写控制代码，通过检测限位开关信号判断电机位置，并根据设定的运动方向控制电机的旋转。
5.循环执行：同样，为了实现连续的往复运动，可以将以上步骤放入一个循环中。
总结本文介绍了两种简易方法，帮助您实现步进电机控制器的往复运动。
PLC控制步进电动机运行案例
PLC控制步进电动机运行案例PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制系统的工业电子设备，通过程序控制各种工业设备的运行和逻辑控制。
步进电动机是一种精密控制的电动机，可以根据脉冲信号的输入旋转指定的角度。
本文将介绍如何使用PLC控制步进电动机的运行，并给出一个实际的案例。
1.系统设计：要实现PLC控制步进电动机运行，首先需要设计一个系统，包括PLC 控制器、步进电动机、电源和传感器等。
PLC将通过编程控制步进电动机的旋转方向、速度和位置，从而实现精确的运动控制。
2.PLC编程：在PLC编程软件中，我们首先需要设置输入和输出点，用于连接步进电动机和传感器。
然后编写程序，通过控制输出点发送脉冲信号控制步进电动机的旋转。
例如，我们可以设计一个简单的程序，使步进电动机按照固定的角度旋转，然后停止。
步骤如下：1）设置输入点：连接PLC与步进电动机的控制信号线，用于接收启动和停止信号。
2）设置输出点：连接PLC与步进电动机的脉冲信号线，用于控制步进电动机的旋转方向和速度。
3）编写程序：在PLC编程软件中编写程序，设置脉冲信号的频率和方向，控制步进电动机按照指定的角度旋转。
4）调试程序：在调试模式下测试程序，验证步进电动机是否按照设计的参数正确运行。
3.实际案例：假设我们要控制一个步进电动机旋转180度，然后停止。
以下是一个简单的PLC程序示例：1）设置输入点I0为启动信号，输入点I1为停止信号；2）设置输出点Y0为脉冲信号控制步进电动机的旋转；3）编写程序如下：```LDI0OUTY0DELAY1000OUTY0NOP```4）启动程序后，PLC将检测I0信号，如果为高电平（启动信号），则输出Y0脉冲信号控制步进电动机旋转180度；然后延迟1秒后，停止输出脉冲信号，步进电动机停止旋转。
通过以上案例，我们可以看到如何使用PLC控制步进电动机的运行。
PLC具有灵活的编程功能和稳定的性能，可以实现精确的运动控制和自动化生产。
步进电机控制方法详解
步进电机控制方法详解
步进电机是一种电动机，能够将电脉冲转换为机械位移，具有精准定位、无需传感器反馈等优点，在许多行业中得到广泛应用。
步进电机的控制方法多种多样，包括开环控制和闭环控制两种基本方式。
1. 开环控制
开环控制是最简单直接的步进电机控制方法之一。
通过控制每次输入的脉冲数量和频率来控制电机旋转的角度和速度。
开环控制不需要反馈系统，因此结构简单、成本低廉，适用于一些简单的应用场景。
但是开环控制无法实时纠正误差，容易受到外部因素干扰，精度相对较低。
2. 步进电机控制方法详解
在现代步进电机应用中，闭环控制方式更为常见。
闭环控制通过在电机上添加编码器或传感器，实时监测电机的位置、速度和加速度等参数，将这些信息反馈给控制系统，从而动态调整控制电流和脉冲信号，确保电机的运动精准稳定。
闭环控制能够有效消除误差和震动，提高系统的响应速度和稳定性，适用于对精度要求较高的场合。
3. 如何选择合适的控制方法
在选择步进电机控制方法时，需要根据具体应用场景和要求来进行判断：
•如果是一些简单的定位任务，对精度要求不高，可以选择开环控制方法，简单易行。
•如果是需要高精度、高速度的精密定位任务，或是需要长时间稳定运行的场合，建议选择闭环控制方式，确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述，步进电机的控制方法多种多样，开环控制和闭环控制各有优劣。
在实际应用中，应根据具体需求来选择合适的控制方式，以达到最佳的控制效果。
步进电机作
为一种重要的执行元件，在自动化控制系统中具有重要的地位和作用，不断推动着工业自动化技术的发展。
步进电机的精确控制方法研究
步进电机的精确控制方法研究步进电机是一种将脉冲输入转化为旋转运动的电动机。
它具有精确位置控制的优势，广泛应用于数控机床、印刷设备、纺织设备等领域。
本文将研究步进电机的精确控制方法。
首先，步进电机的精确控制方法可以从两个方面入手：开环控制和闭环控制。
开环控制是指通过给定脉冲数控制步进电机的旋转角度，但无法实时检测和修正位置偏差。
闭环控制则通过添加位置传感器和反馈控制系统，实现对步进电机的精确位置控制。
在开环控制方法中，可以使用以下几种策略来提高步进电机的精确度：1.采用高分辨率的脉冲信号：通过提高脉冲信号的分辨率，可以使步进电机的旋转角度更加精确。
2.采用微步驱动技术：微步驱动技术可以将一个脉冲细分为多个微步，从而实现对步进电机更加精细的控制。
常见的微步驱动技术有1/2步、1/4步和1/8步等。
3.降低负载惯性：负载惯性对步进电机的转动精度有很大影响。
通过减小负载惯性，可以提高步进电机的转动精度。
而闭环控制方法则通过反馈控制系统对步进电机的位置进行实时监测和修正，从而实现更加精确的位置控制。
闭环控制方法可以采用以下几种方式：1.采用位置传感器：可以使用编码器或霍尔传感器等位置传感器来实时监测步进电机的转动角度，从而获得实际位置与期望位置之间的误差。
2.使用PID控制算法：PID控制算法是一种常用的闭环控制算法，通过调节比例、积分和微分三个参数，可以快速、稳定地修正步进电机的位置偏差。
3.采用模型预测控制（MPC）：模型预测控制是一种优化控制算法，通过建立步进电机的数学模型，预测未来的位置偏差，并采取相应的控制策略来修正偏差。
总之，步进电机的精确控制方法可以通过开环控制和闭环控制两种方式实现。
开环控制方法适用于对精度要求不高的应用场景，而闭环控制方法则适用于对位置精度要求较高的场景。
根据具体应用需求，可以选择合适的控制方法来实现步进电机的精确控制。
步进电机相电流控制策略
步进电机相电流控制策略步进电机相电流控制策略步进电机是一种特殊的电动机，它通过分步进行控制，使得转子能够按照精确的角度移动。
在步进电机的控制过程中，相电流的控制策略起着至关重要的作用。
下面我们来逐步分析一下步进电机相电流的控制策略。
步骤一：确定电机的驱动方式首先，我们需要确定步进电机的驱动方式。
常见的驱动方式包括全步进驱动和半步进驱动。
全步进驱动是指每次驱动电流都完全打开，使得步进电机每次转动一个步进角度。
而半步进驱动则是在全步进驱动的基础上，通过控制电流大小，使得步进电机每次转动半个步进角度。
选择合适的驱动方式有助于提高步进电机的精度和效率。
步骤二：计算相电流大小在确定了驱动方式之后，我们需要计算每个相位的电流大小。
相电流的大小通常与步进电机的负载和驱动电压有关。
一般情况下，相电流的大小应该足够大，以确保步进电机能够承受所需的负载。
但是，相电流过大可能会导致步进电机过热，因此需要在合理范围内选择适当的相电流大小。
步骤三：控制相电流的时间序列控制步进电机相电流的时间序列是实现精确控制的关键。
在每个步进角度上，需要依次打开或关闭各个相位的电流。
通过控制电流的开关时间，可以实现步进电机的正转、反转以及停止等动作。
在全步进驱动中，通常是按照固定的顺序依次开启或关闭各个相位的电流。
而在半步进驱动中，则需要按照一定的时间序列依次调整电流的大小。
步骤四：反馈控制和闭环控制为了进一步提高步进电机的控制精度，可以引入反馈控制和闭环控制。
通过安装位置传感器或编码器，可以实时监测步进电机的转动位置，并根据实际位置情况调整相电流的控制策略。
闭环控制可以通过比较实际位置和目标位置，来动态调整相电流的大小和时间序列，从而实现更加精确的控制。
综上所述，步进电机相电流的控制策略是一个逐步进行的过程。
首先确定驱动方式，然后计算相电流大小，接着控制相电流的时间序列，最后可以引入反馈控制和闭环控制来提高控制精度。
这些策略的合理应用可以有效地实现对步进电机的精确控制，满足不同应用场景的需求。
步进电机的转速控制方法
步进电机的转速控制方法
步进电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于数码打印机、机床、自动化设备等领域。
对于步进电机的转速控制，有以下几种常见的方法：
1. 定时脉冲控制方法：这是最基本的控制方法。
通过控制脉冲信号的频率和占空比来控制步进电机的转速。
提高脉冲频率可加快转速，而改变占空比则可调节转速。
2. 微步驱动控制方法：与定时脉冲控制方法相比，微步驱动控制方法能够实现更细腻的转速控制。
通过在控制信号中加入多个微步信号，可以使步进电机每转动一个脉冲角度时细分为更小的角度，从而实现更加精确的转速控制。
3. 闭环控制方法：闭环控制方法通过在步进电机系统中添加编码器或位置传感器等反馈装置，实时监测步进电机的位置，并与期望位置进行比较，通过调整驱动信号来控制步进电机的转速。
闭环控制方法可以更加精确地控制转速，并在负载变化时实现自适应调整。
4. 软件控制方法：通过控制步进电机驱动器上的软件或编程方式，实现转速的控制。
例如，使用PLC（可编程逻辑控制器）或单片机编程，通过改变输出信号来控制步进电机的转速。
需要注意的是，步进电机的最大转速与驱动器的工作电压、负载情况、驱动电流等因素有关，因此在实际应用中需要综合考虑这些因素，并选择合适的转速控制方法来满足实际需求。
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技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖心得二心得二：步进电机的控制方法我带队参加《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目，我院选手和其他院校的三位选手组成了天津代表队，我院选手所在队获得了《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖，为天津市代表队争得了荣誉，也为我院争得了荣誉。
以下是我这个作为教练参加大赛的心得二：步进电机的控制方法《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目的主要内容包括如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。
但其中最为重要的就是PLC方面的知识，而PLC中最重要就是组网和步进电机的位置控制。
一、 S7-200 PLC 的脉冲输出功能1、概述S7-200 有两个置PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。
当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电机的速度和位置的开环控制。
置PTO 功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。
但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。
为了简化用户应用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM，PTO 或位控模块的组态。
向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。
2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息借助位控向导组态PTO 输出时，需要用户提供一些基本信息，逐项介绍如下：⑴最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）图1是这2 个概念的示意图。
MAX_SPEED 是允许的操作速度的最大值，它应在电机力矩能力的范围。
驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。
图1 最大速度和启动/停止速度示意SS_SPEED：该数值应满足电机在低速时驱动负载的能力，如果SS_SPEED 的数值过低，电机和负载在运动的开始和结束时可能会摇摆或颤动。
如果SS_SPEED 的数值过高，电机会在启动时丢失脉冲，并且负载在试图停止时会使电机超速。
通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。
⑵加速和减速时间加速时间ACCEL_TIME：电机从 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的时间。
减速时间DECEL_TIME：电机从MAX_SPEED速度减速到SS_SPEED速度所需要的时间。
图2 加速和减速时间加速时间和减速时间的缺省设置都是1000 毫秒。
通常，电机可在小于1000 毫秒的时间工作。
参见图2。
这2 个值设定时要以毫秒为单位。
注意：电机的加速和失速时间要过测试来确定。
开始时，您应输入一个较大的值。
逐渐减少这个时间值直至电机开始失速，从而优化您应用中的这些设置。
⑶移动包络一个包络是一个预先定义的移动描述，它包括一个或多个速度，影响着从起点到终点的移动。
一个包络由多段组成，每段包含一个达到目标速度的加速/减速过程和以目标速度匀速运行的一串固定数量的脉冲。
位控向导提供移动包络定义界面，在这里，您可以为您的应用程序定义每一个移动包络。
PTO 支持最大100 个包络。
定义一个包络，包括如下几点：①选择操作模式；②为包络的各步定义指标。
③为包络定义一个符号名。
⑴选择包络的操作模式：PTO 支持相对位置和单一速度的续转动，如图3所示，相对位置模式指的是运动的终点位置是从起点侧开始计算的脉冲数量。
单速续转动则不需要提供终点位置，PTO 一直持续输出脉冲，直至有其他命令发出，例如到达原点要求停发脉冲。
图3 一个包络的操作模式⑵包络中的步一个步是工件运动的一个固定距离，包括加速和减速时间的距离。
PTO 每一包络最大允许29 个步。
每一步包括目标速度和结束位置或脉冲数目等几个指标。
图 4 所示为一步、两步、三步和四步包络。
注意一步包络只有一个常速段，两步包络有两个常速段，依次类推。
步的数目与包络中常速段的数目一致。
图4 包络的步数示意7.2.5 使用位控向导编程STEP7 V4.0 软件的位控向导能自动处理PTO 脉冲的单段管线和多段管线、脉宽调制、SM 位置配置和创建包络表。
本节将给出一个在YL-335A 上实现的简单工作任务例子，阐述使用位控向导编程的方法和步骤。
表1 是YL-335A 上实现步进电机运行所需的运动包络。
表1 步进电机运行的运动包络1、使用位控向导编程的步骤如下：1）为S7--200 PLC选择选项组态置PTO/PWM操作。
在STEP7 V4.0软件命令菜单中选择工具→位置控制向导并选择配置S7-200PLC 内置PTO/PWM操作，如图5所示。
图5 位控向导启动界面2）单击“下一步”选择“QO.0”，再单击“下一步”选择“线性脉冲输出PTO）”。
图5 选择PTO或PWM界面3）单击“下一步”后，在对应的编辑框中输入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。
输入最高电机速度“90000”，把电机启动/停止速度设定为“600”。
这时，如果单击MIN_SPEED 值对应的灰色框，可以发现，MIN_SPEED值改为600，注意：MIN_SPEED值由计算得出。
用户不能在此域中输入其他数值。
图64）单击“下一步”填写电机加速时间“1500”和电机减速时间“200”图7 设定加速和减速时间5）接下来一步是配置运动包络界面，见图8。
图8 配置运动包络界面该界面要求设定操作模式、1个步的目标速度、结束位置等步的指标，以及定义这一包络的符号名。
（从第0个包络第0步开始）在操作模式选项中选择相对位置控制，填写包络“0”中数据目标速度“60000”，结束位置“85600”，点击“绘制包络”，如图9所示，注意，这个包络只有1步。
包络的符号名按默认定义。
这样，第0个包络的设置，即从供料站→加工站的运动包络设置就完成了。
现在可以设置下一个包络。
图9 设置第0个包络点击“新包络”，按上述方法将下表中上3个位置数据输入包络中去。
表中最后一行低速回零，是单速连续运行模式，选择这种操作模式后，在所出现的界面中（见图10），写入目标速度“20000”。
界面中还有一个包络停止操作选项，是当停止信号输入时再向运动方向按设定的脉冲数走完停止，在本系统不使用。
6）运动包络编写完成单击“确认”，向导会要求为运动包络指定V存储区地址（建议地址为VB75～VB300），默认这一建议，单击“下一步”出现图11，单击“完成”。
图11 生成项目组件提示2、项目组件运动包络组态完成后，向导会为所选的配置生成三个项目组件（子程序），分别是：PTOx_RUN子程序（运行包络），PTOx_CTRL子程序（控制）和PTOx_MAN子程序（手动模式）子程序。
一个由向导产生的子程序就可以在程序中调用如图12所示。
图12 三个项目组件它们的功能分述如下：⑴ PTOx_RUN子程序（运行包络）：命令 PLC 执行存储于配置／包络表的特定包络中的运动操作。
运行这一子程序的梯形图如图13所示。
图13 运行PTOx_RUN子程序EN位：启用此子程序的使能位。
在“完成”位发出子程序执行已经完成的信号前，请确定EN位保持开启。
START参数：包络的执行的启动信号。
对于在START参数已开启且PTO当前不活动时的每次扫描，此子程序会激活PTO。
为了确保仅发送一个命令，请使用上升缘以脉冲方式开启START参数。
Profile（包络）参数：包含为此运动包络指定的编号或符号名。
Abort（终止）参数命令，开启时位控模块停止当前包络并减速至电机停止。
Done（完成）参数：当模块完成本子程序时，此参数 ON。
Error（错误）参数：包含本子程序的结果。
C_Profile参数：包含位控模块当前执行的包络。
C_Step参数：包含目前正在执行的包络步骤。
⑵ PTOx_CTRL子程序：（控制）启用和初始化与步进电机或伺服电机合用的PTO输出。
请在用户程序中只使用一次，并且请确定在每次扫描时得到执行。
即始终使用SM0.0作为EN 的输入，如图14所示。
图14 运行PTOx_CTRL子程序I_STOP（立即停止）输入：开关量输入。
当此输入为低时，PTO功能会正常工作。
当此输入变为高时，PTO立即终止脉冲的发出。
D_STOP（减速停止）输入：开关量输入。
当此输入为低时，PTO功能会正常工作。
当此输入变为高时，PTO会产生将电机减速至停止的脉冲串。
“完成”输出：开关量输出。
当“完成”位被设置为高时，它表明上一个指令也已执行。
Error（错误）参数：包含本子程序的结果。
当“完成”位为高时，错误字节会报告无错误或有错误代码的正常完成。
如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，C_Pos参数包含用脉冲数目表示的模块；否则此数值始终为零。
⑶ PTOx_MAN子程序（手动模式）：将PTO输出置于手动模式。
这允许电机启动、停止和按不同的速度运行。
当PTOx_MAN子程序已启用时，任何其他PTO子程序都无法执行。
运行这一子程序的梯形图如图15所示。
图158 运行PTOx_MAN子程序RUN（运行/停止）参数：命令PTO加速至指定速度（Speed（速度）参数）。
您可以在电机运行中更改Speed参数的数值。
停用RUN参数命令PTO减速至电机停止。
当RUN已启用时，Speed参数确定着速度。
速度是一个用每秒脉冲数计算的DINT（双整数）值。
您可以在电机运行中更改此参数。
Error（错误）参数包含本子程序的结果。
如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，C_Pos参数包含用脉冲数目表示的模块；否则此数值始终为零。