传统意义上,对步进电动机加减速控制的研究重点都停留在加减速曲线的选择,或是基丁某种曲线的加减速控制算法的编制和优化卜,而且大部分是基于整步状态或固定细分状态的前提下进行研究的。在上述控制方法下,电机可能出现工作在高转速、高细分状态的情况,或出现工作在低速、低细分状态的情况,这显然与引入细分技术的初衷是相悖的,也不符合电机稳定运行的要求;另外,在一种固定细分下进行加减速,机构很可能在某一范围遇到系统的共振点,而在变细分情况下,系统的脉冲频率只在很小的范围内变动,遇到共振点的几率会大大降低,因此对步进电动机加减速控制算法的研究应该在白适应细分的基础之上进行。 本算法首先要实现自细分驱动技术,它独立于加减速过程,并且具有高优先级。在加减速过程巾,由于加减速时间非常短,则细分数切换的响应速度需要更快,这就要求自适应细分程序有良好的实时性。本系统利用TMs320F2812的cuP定时器(Tizn—er0),把转速细分表编制到该定时器中断子程序中,并将中断时间没为微秒级,保证算法响应的快速性和细分切换的及时性。 其次是加减速曲线的选择,步进电动机的加减速曲线常用的有匀加减速曲线、指数规律加减速曲线和s型加减速曲线。南于指数规律加减速曲线与步进电动机的矩频特性曲线接近,因而是本系统的理想选择。系统按指数曲线加减速时,脉冲频率,与时间£的关系如下: ft=fm-fme1/t式中fm是步进电动机的****运行频率,τ是决定升速快慢的时间常数,其数值可由实验测得。若步进电动机运行频率为,。则由式(1)可算出升速时间: τ=τ[1nfm。一ln(fm-fn)] (2)为了实时性的要求和编程方便,并不按照【式计算加速时问,而是剥指数曲线进行离散化,离散后的速度并不是一直上丁卜的,而是分为很多速度等级,加速轨迹呈阶梯状,且每上升一速度等级都要在该等级上保持一段时间,使电机加速充分。步进电动机在每个速度级保持的时间用电机步数表示,本系统把电机加速曲线离散化为12等级,如图1所示。 在编程之前,做了大量实验,根据指数离散化方法,同时结合电机参数特性,对各个速度等级进行逐级调试,测算出在每个等级停留的时间并换算成步进电动机步数,最终得到每个速度等级对应的加减速曲线数据,并将每个速度等级对应的步进电动机在整步状态下的频率值和步数制成表㈩。本系统离散化后的数据如表2所示。 执行加速控制时,根据每级的整步频率和当前的细分数,计算出脉冲频率,并送人DsP的定时器周期寄存器中,再查表找出该速度等级对应的电机步数,计算出该级总的脉冲个数并送入定时器的相关寄存器中,当步数减至零时,表明该等级已经走完,进入下一等级。以上是电机加速过程的处理方法,减速过程的处理同加速过程。
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