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1、步进电动机加减速曲线控制 步进电机因其无需反馈就能对位置和速度进行控制而在工业自动化设备中的应用极为广泛，对 于速度变化较大的，尤其是加减速频繁的设备，常常发生力矩不足或者失步的现象，而实际上许多案 例中步进电机的选型并没有问题，其问题在于负载位置对控制电路没有反馈，步进电机就必须正确响 应每次励磁变化，如果励磁频率选择不当，电机不能够移到新的位置，那么实际的负载位置相对控制 器所期待的位置出现永久误差，即发生失步现象或过冲现象。因此在速度变化较大的步进电机控制系 统中，防止失步和过冲是开环控制系统能否正常运行的关键。失步和过冲现象分别出现在步进电机启动和停止的时候。一般情况下，系统的极限启动
2、频率比 较低，而要求的运行速度往往比较高。如果系统以要求的运行速度直接启动，因为该速度已超过极限 启动频率而不能正常启动，轻则可能发生丢步，重则根本不能启动，产生堵转。系统运行起来以后， 如果达到终点时立即停止发送脉冲串，令其立即停止，则由于系统惯性作用，电机转子会转过平衡位 置，如果负载的惯性很大，会使步进电机转子转到接近终点平衡位置的下一个平衡位置，并在该位置 停下。从上图可以看出，L2段为恒速运行，L1段为升频，L3段为降频，按照 “失步”的定义， 如果在 L1 及 L3 段上升及下降的控制频率变化大于步 进电机的响应频率变化，步进电机就会失步，失步会导致步进电机停转，经 常会影响系统的
3、正常工作，因此，在步进电机变速运行中，必须进行正确的 加减速控制。以下按不同的控制单元，介绍几种常用的步进电机加减速控制方法。1、运动控制卡作上位控制单元以 MPC01 系列运动卡为例MPC01系列运动控制卡可以作为PC机运动控制系统的核心控制单元。卡上的 专用运动控制芯片可自动进行升降速计算。其运动控制函数库中也有专门进 行梯形升降速运动参数设置的函数set _profile(int ch, double ls,double hs, double accel)。其参数定义如下：ch: 设定的轴号。ls:设定低速（起始速度）的值。单位为pps （脉冲/秒） hs:设定高速（恒速段）的值。单位为
4、pps （脉冲/秒） accel：设定加速度大小。单位为ppss （脉冲/秒/秒）用户在调用运动指令函数时，只需指定总的脉冲数， 运动控制卡上的专用 运动控制芯片便按照set .profile函数设置的运动参数自动进行升降速计 算，而不会占用 PC 机的 CPU 资源。2、用具有运动控制功能的 PLC 做上位控制单元以松下 FP0 系列 PLC 为-FF0MVH102, DT0控制字小F0MVK500, DT1初速度：（500HzXF0MVK7000, DT2最犬遠度纤KHz）亠F0MVK300, DT3加遠时间叩皿”F1DMVK300000, DT4输出脉冲(300000F0MVKO, DT
5、&WF1 期 SPD1 DT0 , K0从哲通道输出脉冲亠FP0专用运动控制指令屮松下FP0系列PLC具有专用的运动控制指令，其CPU单元可自动进行图 1所示的升降速计算。和 MPC01 系列运动控制卡相似，用户只需设置梯形速 度的初速度ls、恒速hs、加速时间t和所需发的脉冲数P。运行此程序段， 当PLC检测到输入端X2的一个上跳变时，便自动执行如图1所示的升降速 脉冲输出功能。3、用单片机做上位控制单元 采用微机对步进电机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲的时间间 隔，升速时使脉冲串逐渐加密，减速时使脉冲串逐渐稀疏。采用定时器中断 方式控制电机变速时，实际上是不断改变定时器装载值的大小
6、。单片机在控制电机加减速的过程中，一般用离散方法逼近理想的升降速曲 线。加减速的斜率在直线加速过程中，速度不是连续变化，而是按分档阶段 变化，为与要求的升速斜率相逼近，必须确定每个台阶上的运行时间，见图3。时间At越小，升速越快，反之越慢。 t的大小可由理论或实验确定， 以升速最快而又不失步为原则。每个台阶的运行步数为为Ns=fsA t=sA N， 反映了每个速度台阶运行步数与当前速度s之间的关系，程序执行过程中，每次速度升一档，都要计算这个台阶应走的步数，然后以递减方式检查，当减至零时，该档速度运行完毕，升入又一档速度。电机在升速过程中，对升速总步数进行递减操作，当减至零时升速过程 结束，转入匀速运转过程。减速过程的规律与升速过程相同，只是按相反的 顺序进行。在步进电机的启停过程中，根据控制系统的具体特点，采用上述 三种升降速控制方式之一，都可以避免电机失步或过冲，达到比较精确的控 制。而在速度变化过大的应用中，S线的加减速效果优于斜线的加减速方式。上一条：图文步进电动机及驱动概述下一条：
步进电动机加减速曲线控制
