步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制

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1、微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制學(xué)院電子信息工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化（本）學(xué)生姓名趙開鋒學(xué)號201010311140年級2010級指導(dǎo)教師程浩職稱副教授17二〇一二年七月設(shè)計(jì)報(bào)告成績（按照優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師（簽名）17年月日步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制摘要：本設(shè)計(jì)為掌握利用計(jì)算機(jī)8086系統(tǒng)以及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制對所學(xué)知識的理解與掌握，通過相關(guān)設(shè)備及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)用所學(xué)的理論與方法進(jìn)行調(diào)試，解決問題。通過匯編程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)相關(guān)轉(zhuǎn)速的調(diào)試與控制，在編程的過程中，鞏固用匯編語言處理數(shù)據(jù)的能力和8255A接口芯片的運(yùn)用，特別是對數(shù)表數(shù)據(jù)的靈活運(yùn)用能力。在調(diào)試

2、及試運(yùn)行的過程中，對步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)中的相關(guān)作用加深理解，因此，用匯編程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制在科學(xué)研究和工程建設(shè)中必不可少，將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；匯編語言；實(shí)時(shí)控制17目錄第1章緒論11.1研究背景11.2選題的目的和意義31.3本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3第2章步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制42.1設(shè)計(jì)方案42.2硬件系統(tǒng)基本原理42.3軟件框圖及設(shè)計(jì)思想92.4程序編制10第3章結(jié)束語13參考文獻(xiàn)1417第1章緒論1.1研究背景步進(jìn)電機(jī)是一種能將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或線位移的執(zhí)行元件，它實(shí)際上是一種單相或多相同步電機(jī)。電脈沖信號通過環(huán)形脈沖分配器，勵(lì)磁繞組按照順序輪流

3、接通直流電源。由于勵(lì)磁繞組在空間中按一定的規(guī)律排列，輪流和直流電源接通后，就會(huì)在空間形成一種階躍變化的旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定角度(稱為步距角)。在正常運(yùn)行情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)過的總角度與輸入的脈沖數(shù)成正比；電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同時(shí)與相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒輪數(shù)有關(guān)；電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向由脈沖相序控制。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，它被認(rèn)為是理想的數(shù)控執(zhí)行元件。故廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。不過步進(jìn)電機(jī)在控制的精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)的閉環(huán)控制的直流伺服電動(dòng)機(jī)。在精度不是需要特別高的場合，可以使用步進(jìn)電機(jī)，以發(fā)揮其結(jié)

4、構(gòu)及驅(qū)動(dòng)電路簡單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)。伴隨著不同數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。[4]步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）?！　‖F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)有反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。其中反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路是由軟磁材料制成，定子上有多相

5、勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)階段反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用最廣泛。[5]1.1.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動(dòng)的形式，必須使用專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。正是這個(gè)特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。圖1-117步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)框圖如圖1-1所示，它一般有脈沖發(fā)生單元、脈沖分配單元、功率驅(qū)動(dòng)單元保護(hù)和反饋單元組成。除功率驅(qū)動(dòng)單元以外，其他部分越來越趨向于用軟件來實(shí)現(xiàn)。1.1.2步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn)1．一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。　　2．步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。　步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于

6、失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。　3．步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。　當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢；頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降?！　?．步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲?！　?.1.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如圖

7、1-2所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡單介紹。17圖1-2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器1.2選題的目的和意義步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品