步進電機介紹

步進電機相對于其它控制用途電機的很大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號（電脈沖信號）并轉(zhuǎn)化成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進行系統(tǒng)調(diào)整。步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數(shù)嚴(yán)格成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。

步進電機的PID控制

PID 控制作為一種簡單而實用的控制方法 , 在步進電機驅(qū)動中獲得了廣泛的應(yīng)用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實際輸出值 c(t) 構(gòu)成控制偏差 e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量 ,對被控對象進行控制 。文獻將集成位置傳感器用于二相混合式步進電機中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎(chǔ) ,設(shè)計出了一個可自動調(diào)節(jié)的 PI 速度控制器 ,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性 。文獻根據(jù)步進電機的數(shù)學(xué)模型 ,設(shè)計了步進電機的 PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機向規(guī)定位置運動 。通過驗證了該控制具有較好的動態(tài)響應(yīng)特性 。采用 PID 控制器具有結(jié)構(gòu)簡單 、魯棒性強 、可靠性高等優(yōu)點 ,但是它無法有效應(yīng)對系統(tǒng)中的不確定信息 。

目前 , PID 控制更多的是與其他控制策略相結(jié)合 , 形成帶有智能的新型復(fù)合控制 。這種智能復(fù)合型控制具有自學(xué)習(xí) 、自適應(yīng) 、自組織的能力 ,能夠自動辨識被控過程參數(shù) , 自動整定控制參數(shù) , 適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化 ,同時又具有常規(guī) PID 控制器的特點。

步進電機

步進電機的外表溫度

步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。

步進電機轉(zhuǎn)速的選擇

還應(yīng)特別考慮電機的速度。因為電機的輸出扭矩與轉(zhuǎn)速成反比。也就是說，在低速時（每分鐘幾百轉(zhuǎn)以下，它的輸出扭矩很大），而在高速時（1000轉(zhuǎn)--9000轉(zhuǎn)），扭矩很小。當(dāng)然，有些工況需要高速電機，所以需要測量步進電機的線圈電阻、電感等指標(biāo)。選擇電感較小的電機作為高速電機可以獲得較大的輸出轉(zhuǎn)矩。反之，當(dāng)要求低速大扭矩時，盡量選擇十幾或幾十MH的電感，大一點的電阻。