步进电机的闭环调速及程序设计

步进电机的闭环调速及程序设计

咸阳职业技术学院机电工程系毕业设计

步进电机闭环调速及程序设计

姓 名 学 号 专业名称 班 级 高2 指导教师

步进电机的闭环调速及程序设计

目录

摘要----------------------------

2

1、步进电机-------------------------------------2

1.1

步进电机的工作原理------------------------------2

1.2 步进电机的特点---------------------------------2

1.3、步进电机模块----------------------------------2

1.4测速模块---------------------------------------3

1.5 步进电机的静态指标------------------------------3

1.6 步进电机的动态指标------------------------------4

1.7 步进电机的驱动控制系统---------------------------4

2

．驱动器-----------------------------------------5

2.1、电源接线-----------------------------------------6

2.2、控制信号接线--------------------------------------6 3. 光电开关---------------------------------------6

4

．硬件设计电路图------------------------------7 5.

软件设计---------------------------------------8

5.1 控制算法比较---------------------------------------8

5.2 PID控制算法---------------------------------------10

5.3 步进电机控制流程图如下-------------------------------12

6. 数据处理和分析--------------------------------12

6.1 PWM的设定-----------------------------------------12

6.2 步进电机的测速--------------------------------------12

7. 结束语-------------------------------------------13

【参考文献】-----------------------------------------13

附录

步进电机的闭环调速及程序设计

【摘要】步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置，

是一种特殊的电动机。由于其精确性以及其良好的性能在实际当中得到了广泛的应用。本文介绍了以51系列单片机AT89S52为控制核心所设计的步进电机（型号42BYG016）控制系统，从系统的硬件电路以及软件的设计方面实现了对步进电机的控制。并且由传感器EE-EX672采集转速数据进而进行关于速度的闭环控制，经过实际应用电路证明，该仿真控制系统的随动性能好，抗干扰能力强，稳定性好。 【关键词】单片机 步进电机 光电开关 PID算法 闭环控制

1、步进电机

1.1 步进电机的工作原理

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的执行机构。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。

1.2 步进电机的特点

本实验所用的步进电机为感应子式步进电机（型号为42BYG016）。感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。

感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相八拍运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=

,D=.

一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。（本实验采用两相四拍）

1.3、步进电机模块

步进电机的闭环调速及程序设计

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步进电机件。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，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，称为“步距角”，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。 1）.步进电动机的种类

目前常用的有三种步进电动机：

(1)反应式步进电动机(VR)。反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。

(2)永磁式步进电动机(PM)。永磁式步进电动机出力大，动态性能好；但步距角大。

(3)混合式步进电动机(HB)。混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机。

1.4测速 …… 此处隐藏：7608字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……