基于单片机的步进电机控制系统
——文献综述
一 选题的背景与意义
步进电机作为一种将电脉冲信号转化为机械角位移或者线位移的机电元件,它能够在不涉及伺服系统复杂反馈环路的情况下实现良好的定位精度,并且具有性价比高、易于控制及无累计误差等优点,在民用、工用的经济型数控开环定位系统中获得了广泛的应用,且具有较高的实用价值。步进电动机与一般电动机不同。它的角位移量或者直线位移量正比于电脉冲数,而其线速度或者转速则正比于脉冲频率。并且,在负载能力变化范围内,不会因电源电压、负载、环境条件的波动而变化[5]。另外,步进电动机还可以在较宽的范围内,通过改变脉冲频率来调速;能够快速起动、制动和正反转;并且步进电动机还有一定的自锁功能。
由于步进电动机具有上述特点,因此由它和驱动控制器组成的开环数控系统,既具有较高的控制精度,良好的控制性能,又能稳定可靠的工作。这些优点使得步进电动机在庞大的电机家族中占有不可替代的位置。而混合式步进电动机的设计方法使得它就像是反应式和永磁式步进电动机的结合,可以像反应式一样的小步距,也具有永磁式控制功率小、绕组电感较小的特点。
目前广为使用的是两相混合式步进电动机,它的典型结构是定子8个极,转子齿数为50个,步距角为1.8度，它是上世纪60年代的美国专利,70年代初因应用于计算机外设,且专利保护的取消而迅速发展，但是它存在着两个明显的固有缺点,一个是步距角较大,使得低速转动时有较严重的振动和噪声,另一个是当频率突变过大时容易堵转、丢步或者过冲,这两个缺点对定位系统的精度会产生较大的影响。步进电机作为一种机电一体化设备,电机本身固有的问题可通过驱动器或者控制器来弥补。采用细分驱动技术可以大大减少低速转动时的振动和噪音,还可以起到减小步距角、提高分辨率、增大输出力矩的效果；采用升降频控制技术,则可以克服步进电机高速起停时存在的堵转、丢步或者过冲等问题,使步进电机转动得更加平稳、定位更加精确一个好的控制器可以使步进电动机控制更灵活,在很大程度上改善其运行性能。因此,对步进电动机运动控制系统而言,驱动控制器的设计是重中之重。步进电机的细分驱动技术研究和升降频控制技术研究一直是本领域课题的重点和难点 。
二 国内外发展现状和发展趋势
2.1国内外发展现状
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