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步进电动机控制器设计(步进电机控制电路设计

来源:www.xrdq.ne   时间:2022-12-26 20:03   点击:63  编辑:admin   手机版

1. 步进电机控制电路设计

用三个L298n便可以控制六台步进电机了!每个L298n均可以驱动两台步进电机。

你去网上搜一下L298N芯片,有好多经典电路图。大多数是一个L298N控制两个步进电机,另外四个类推就可以了 大概就是这个样子了

2. 步进电机控制电路的设计

程序编辑状态的进出方式为:在手动状态下,按[编辑]键。即可进入到程序编辑状态。程序编辑完成后,按[退出]键返回到手动状态(参数将自动保存)。

本控制器的程序区最多可以编辑99条指令,程序中每一条指令有一个行号。行号为自动编号,从00开始按顺序排列,您可以在程序中插入或删除某行,但行号会重新分配。

程序格式是:每一条程序分两行显示(无参数程序除外),第一行显示行号和指令名称,第二行显示指令数据。程序的最后一条指令固定为“END”。

3. 步进电机控制电路设计原理

步进电机是通过脉冲信号来进行控制,每输入一个脉冲信号,步进电机前进一步。步进电机旋转的步距角,是在电机结构的基础上等比例控制产生的,如果控制电路的细分控制不变,那么步进旋转的步距角在理论上是一个固定的角度。在实际工作中,电机旋转的步距角会有微小的差别,主要是由于电机结构上的固定有误差产生的,而且这种误差不会积累。

4. 步进电机控制电路设计规范

1平方毫米的就可以了,电机一般是低压的,电流就比较大。线粗一点比较好,建议和220v电源线一样。

国内86步进电机驱动器 对应的电流正常是4.5A左右 10平方以下的电缆一般是 线径乘以5就是它可以通过的电流 所以1平方就可以了

5. 步进电机的控制系统设计

步进电机的控制策略:

1、PID控制

PID控制作为一种简单而实用的控制方法,在步进电机驱动中获得了广泛的应用。它根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差e(t),将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制。文献将集成位置传感器用于二相混合式步进电机中,以位置检测器和矢量控制为基础,设计出了一个可自动调节的PI速度控制器,此控制器在变工况的条件下能提供令人满意的瞬态特性。文献根据步进电机的数学模型,设计了步进电机的PID控制系统,采用PID控制算法得到控制量,从而控制电机向指定位置运动。最后,通过仿真验证了该控制具有较好的动态响应特性。采用PID控制器具有结构简单、鲁棒性强、可靠性高等优点,但是它无法有效应对系统中的不确定信息。

目前,PID控制更多的是与其他控制策略相结合,形成带有智能的新型复合控制。这种智能复合型控制具有自学习、自适应、自组织的能力,能够自动辨识被控过程参数,自动整定控制参数,适应被控过程参数的变化,同时又具有常规PID控制器的特点。

2、自适应控制

自适应控制是在20世纪50年代发展起来的自动控制领域的一个分支。它是随着控制对象的复杂化,当动态特性不可知或发生不可预测的变化时,为得到高性能的控制器而产生的。其主要优点是容易实现和自适应速度快,能有效地克服电机模型参数的缓慢变化所引起的影响,是输出信号跟踪参考信号。文献研究者根据步进电机的线性或近似线性模型推导出了全局稳定的自适应控制算法,这些控制算法都严重依赖于电机模型参数。文献将闭环反馈控制与自适应控制结合来检测转子的位置和速度,通过反馈和自适应处理,按照优化的升降运行曲线,自动地发出驱动的脉冲串,提高了电机的拖动力矩特性,同时使电机获得更精确的位置控制和较高较平稳的转速。

目前,很多学者将自适应控制与其他控制方法相结合,以解决单纯自适应控制的不足。文献设计的鲁棒自适应低速伺服控制器,确保了转动脉矩的最大化补偿及伺服系统低速高精度的跟踪控制性能。文献实现的自适应模糊PID控制器可以根据输入误差和误差变化率的变化,通过模糊推理在线调整PID参数,实现对步进电机的自适应控制,从而有效地提高系统的响应时间、计算精度和抗干扰性。

3、矢量控制

矢量控制是现代电机高性能控制的理论基础,可以改善电机的转矩控制性能。它通过磁场定向将定子电流分为励磁分量和转矩分量分别加以控制,从而获得良好的解耦特性,因此,矢量控制既需要控制定子电流的幅值,又需要控制电流的相位。由于步进电机不仅存在主电磁转矩,还有由于双凸结构产生的磁阻转矩,且内部磁场结构复杂,非线性较一般电机严重得多,所以它的矢量控制也较为复杂。文献[8]推导出了二相混合式步进电机d-q轴数学模型,以转子永磁磁链为定向坐标系,令直轴电流id=0,电动机电磁转矩与iq成正比,用PC机实现了矢量控制系统。系统中使用传感器检测电机的绕组电流和转自位置,用PWM方式控制电机绕组电流。文献推导出基于磁网络的二相混合式步进电机模型,给出了其矢量控制位置伺服系统的结构,采用神经网络模型参考自适应控制策略对系统中的不确定因素进行实时补偿,通过最大转矩/电流矢量控制实现电机的高效控制。

4、智能控制的应用

智能控制不依赖或不完全依赖控制对象的数学模型,只按实际效果进行控制,在控制中有能力考虑系统的不确定性和精确性,突破了传统控制必须基于数学模型的框架。目前,智能控制在步进电机系统中应用较为成熟的是模糊逻辑控制、神经网络和智能控制的集成。

4.1模糊控制

模糊控制就是在被控制对象的模糊模型的基础上,运用模糊控制器的近似推理等手段,实现系统控制的方法。作为一种直接模拟人类思维结果的控制方式,模糊控制已广泛应用于工业控制领域。与常规控制相比,模糊控制无须精确的数学模型,具有较强的鲁棒性、自适应性,因此适用于非线性、时变、时滞系统的控制。文献[16]给出了模糊控制在二相混合式步进电机速度控制中应用实例。系统为超前角控制,设计无需数学模型,速度响应时间短。

4.2神经网络控制

神经网络是利用大量的神经元按一定的拓扑结构和学习调整的方法。它可以充分逼近任意复杂的非线性系统,能够学习和自适应未知或不确定的系统,具有很强的鲁棒性和容错性,因而在步进电机系统中得到了广泛的应用。文献将神经网络用于实现步进电机最佳细分电流,在学习中使用Bayes正则化算法,使用权值调整技术避免多层前向神经网络陷入局部极小点,有效解决了等步距角细分问题。

6. 步进电机控制驱动电路设计

任何直流电路都是有+,-极的,因为这样才构成回路。

驱动器是低压电路控制,步进电机电压经过驱动芯片处理后,把电流放大,电压降低,来驱动步进电机旋转。所以步进驱动器由两部分供电。

讯号接收一般由上位机控制器或其它控制供电,且是低压直流,一般有几伏或24V(PLC电压),常用的是5VDC和24VDC两种。

7. 步进电机控制电路设计方案论证

步进电动机的控制电源由以下部分组成:

1、AC/DC转换和稳压部分;起到交流电源的交流转直流的转换功能,并兼具稳压的作用。

2、DC总线的全桥供电部分;步进电机需要正反转,必须要有安全可靠的换向电路,这里就是完成这个功能。

3、全桥的驱动电路的驱动部分;全桥电路的工作与换向,需要前级的逻辑信号控制,所以,这里有一个逻辑的接口电路来实现。

8. 步进电机控制程序设计

1、可以用单片机+全集成步进电机驱动芯片来整全应用,这样比较简单,控制上很方便。用普通的51单片机像AT89C2051或STC12C1052+THB7128或THB6064这类芯片来组合就可以了。

2、单片机根据输入来决定输出的脉冲数量,让步进电机驱动芯片转化成功率信号驱动步进电机。

3、因为是一个脉冲走一步的,所以输出的脉冲数还要考虑到细分数的问题,固定转动步数、角度的程序还是比较容易编。像1.8度的步进电机,2细分时,转一圈就需要400个脉冲,转半圈只需要200个脉冲,转90度只需要100个脉冲,如此类推。

4、程序的话,固定一个适当的频率,按键触发启动定时器,然后在定时中断里取反一个IO端口做脉冲输出,再放入一个累加变量做计算,算脉冲数量,是取反两次输出一个完整的脉冲,在主程序中设定一个需要的脉冲数量来作为条件控制定时器的开启和关闭,然后循环等待条件满足

5、如果想把控制、驱动、和步进电机都整合在一起,比较麻烦,小电机还好,大电机的干扰是个问题。

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