步進(jìn)電機(jī)升降速曲線控制方法
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在一些控制簡單或要求低成本的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)做執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)在這種應(yīng)用場合下最大的優(yōu)勢是：可以開環(huán)方式控制而無需反饋就能對位置和速度進(jìn)行控制。但也正是因?yàn)樨?fù)載位置對控制電路沒有反饋，步進(jìn)電機(jī)就必須正確響應(yīng)每次勵(lì)磁變化。如果勵(lì)磁頻率選擇不當(dāng)，電機(jī)不能夠移到新的位置，那么實(shí)際的負(fù)載位置相對控制器所期待的位置出現(xiàn)永久誤差，即發(fā)生失步現(xiàn)象或過沖現(xiàn)象。因此步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)中，如何防止失步和過沖是開環(huán)控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。
失步和過沖現(xiàn)象分別出現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)和停止的時(shí)候。一般情況下，系統(tǒng)的極限啟動(dòng)頻率比較低，而要求的運(yùn)行速度往往比較高。如果系統(tǒng)以要求的運(yùn)行速度直接啟動(dòng)，因?yàn)樵撍俣纫殉^極限啟動(dòng)頻率而不能正常啟動(dòng)，輕則可能發(fā)生丟步，重則根本不能啟動(dòng)，產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行起來以后，如果達(dá)到終點(diǎn)時(shí)立即停止發(fā)送脈沖串，令其立即停止，則由于系統(tǒng)慣性作用，電機(jī)轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過平衡位置，如果負(fù)載的慣性很大，會使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到接近終點(diǎn)平衡位置的下一個(gè)平衡位置，并在該位置停下。
為了克服失步和過沖現(xiàn)象，應(yīng)在步進(jìn)電機(jī)啟停時(shí)進(jìn)行如圖1所示的升降速控制。
從圖1可以看出，L2段為恒速運(yùn)行，L1段為升頻，L3段為降頻，按照“失步”的定義，如果在L1及L3段上升及下降的控制頻率變化大于步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)頻率變化，步進(jìn)電機(jī)就會失步，失步會導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，經(jīng)常會影響系統(tǒng)的正常工作，因此，在步進(jìn)電機(jī)變速運(yùn)行中，必須進(jìn)行正確的升降速控制。
以下按不同的控制單元，介紹幾種常用的步進(jìn)電機(jī)升降速控制方法。
1、運(yùn)動(dòng)控制卡作上位控制單元——以MPC01系列運(yùn)動(dòng)卡為例
MPC01系列運(yùn)動(dòng)控制卡可以作為PC機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心控制單元?？ㄉ系膶Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制芯片可自動(dòng)進(jìn)行升降速計(jì)算。其運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫中也有專門進(jìn)行梯形升降速運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置的函數(shù)——set_profile(intch,doublels,doublehs,doubleaccel)。其參數(shù)定義如下：
ch:設(shè)定的軸號。
ls:設(shè)定低速（起始速度）的值。單位為pps（脈沖/秒）
hs:設(shè)定高速（恒速段）的值。單位為pps（脈沖/秒）
accel：設(shè)定加速度大小。單位為ppss（脈沖/秒/秒）
用戶在調(diào)用運(yùn)動(dòng)指令函數(shù)時(shí)，只需指定總的脈沖數(shù)，運(yùn)動(dòng)控制卡上的專用運(yùn)動(dòng)控制芯片便按照set_profile函數(shù)設(shè)置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行升降速計(jì)算，而不會占用PC機(jī)的CPU資源。
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