步进电机驱动控制的研究+文献综述(3)
时间:2017-02-13 21:17 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
基于以上优点，本课题采用基于单片机的控制方案。 (3)基于PLC的控制 步进电机控制系统有PLC、环形分配器和功率驱动电路组成。控制系统采用PLC来产生控制脉冲。通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲，PLC控制的步进电机可以采用软件环形分配器，也可采用硬件环形分配器。采用软件环形分配器占用PLC资源较多，采用硬件环形分配器，硬件结构稍微复杂些，但可以节省PLC资源，目前市场有多种专用芯片可以选用。 1.3 驱动电路结构的发展 不同形式的功率放大电路对电机性能的影响各不相同，这种不同形式的功率放大电路的差别主要是功率放大电路中不同的输出级结构。单电压的驱动电路在二十世纪优尔十年代初期国外就已大量使用，它的主要特点是线路结构简单、成本低，在绕组回路中串接电阻，用以改善电路的时间常数以提高电机的高频特性。缺点是：串接电阻的做法将产生大量的热，功耗较大，对驱动电源的正常工作极其不利，尤其在高频工作时更加严重。因而它一般用于小功率或启动运行频率要求不高的场合。高低压驱动电路在优尔十年代末出现，是随着对步进电机要求大功率驱动和高频工作而出现的。这种电路主要是加大绕组电流的注入量以提高出力，而不是通过改善电路的时间常数来使矩频性能得以提高。这种电路的特点是电流波形得到了很大改善，电机的转矩特性很好，启动和运行频率得到很大的提高。由于绕组回路中的串接若干个较小的电阻，所以电源功耗较小。但由于电机旋转反电势相间互感等因素的影响，易使电流波形在高压工作结束和低压工作开始的衔接处呈凹形，致使电机的输出力矩有所下降。为了弥补高低压驱动电路的高、低压电流波形在连接处为凹形的缺陷，提高输出转矩，七十年代中期研制出斩波电路。该电路由于采用斩波技术，使绕组电流在额定值上下成锯齿波形波动，电流绕组的有效电流相应的增加，故电机的输出转矩增大能基本上保持恒定，而且不需外接电阻，取样电阻又很小，因此，整个系统的功耗非常小，电源效率较高，因而恒流斩波电路应用相当广泛。 细分驱动电路在七十年代中期由美国学者首次提出，它是建立在步进电机的各相绕组理想对称和距角特性严格正旋的基础上的。它通过控制电动机各相绕组中电流的大小和比例，使步距角减小到原来的几分之一至几十分之一。实际上，加工误差致使细分后的步距角精度并不高。但是，细分驱动能极大地改善步进电机运行的平稳性，提高匀速性，减轻甚至消除振荡。近几年来，由于微处理机技术的发展，细分电路获得了广泛应用。 2 步进电动机的定义 是一种专门用于速度和位置精确控制的特种电机，它旋转是以固定的角度（称为步距角）一步一步运行的，故称步进电机。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。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，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。目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。 (责任编辑：qin) |