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《步进电机单片机闭环控制系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、微电机2005年第38卷第2期(总第142期)伺服控制·SERVOTECHNIQUE基于X-Y控制平台的步进电机单片机闭环控制系统112李颖,张伏生,张志勇(1.西安交通大学电气工程学院,西安,710049;2.西北农林科技大学,杨凌,712100)摘要:以步进电机X-Y控制平台为对象,利用单片机和专用控制芯片,控制步进电机精确的定位和正反转运动,克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。关键词:步进电动机;单片机;专用芯片;闭环控制中图分类号:TM383.6文献标识码:A文章编号:1001-6848(2005)02-0050-03Single-ChipP
2、rocessorCloseLoopControllingSystemBasedonX-YMotionControlPlatformLIYing,ZHANGFu-sheng(Xi'anJiaotongUniversity,Xi'an,710049,China)Abstract:WiththeobjectofsteppingX-Ycontrolplatform,basedonthecontroltheoryoflocation”speed,byusingthesingle-chipprocessor,specialcontrolchipsandtogeth
3、erwithprogramming,theaccuratepointcontrolandroatingöreversingofsteppingmotoratmiddleandhighspeedisrealizedinthisarticle,whichovercomesthephenomenonoflosingsteporblockingnormallyhappenedduetohighspeed.Keywords:SteppingMotor;Single-ChipProcessor;SpecialChips;ClosedLoopControl;0前言1
4、硬件组成[1]步进电机常应用于闭环伺服控制,如数控机系统由单片机RF-910,转速电压变换器床、打印机、绘图仪、机器人、石英钟表等场合。利用L320,位置调节器L321,步进电机驱动器L322和单片机来控制步进电机不但灵活,易于实现,而且成执行元件X-Y运动控制平台组成。其相互关系如[2]本低。图2所示。步进电机实现闭环控制的基本方法是将步进电[5]机工作于启动停止区,通过改变参考脉冲的频率来调节电机的运行速度。步进电机的闭环控制系统由速度环和位置环构成,原理如图1所示。图2步进电动机闭环控制系统硬件组成在系统中,如要实现X、Y方向两维协调运动的定位控
5、制,需先将平台移至X-Y位置的中心(使之处于相对的零位),然后根据指令值发出正转或反转图1步进电动机闭环控制原理图的脉冲列,控制步进电机或者带动负载达到指定位收稿日期:2004-09-06置。电动机当前的位置是根据计数器计算脉冲列来—50—基于X-Y控制平台的步进电机单片闭环控制系统李颖张伏生张志勇检测的。在这种脉冲中,一旦发出错误脉冲,所产生步进电机转速为零,产生峰值电流使电机加速并快的误差是在下次重新开始前无法修正的;同时由脉速启动。当步进电机加速时,速度反馈电压上升,系冲列控制的步进电机角位移(位置)由脉冲个数来决统工作于速度闭环模式。快速移至协
6、调位置时,单片定,而转速取决于脉冲频率;在位置控制中,步进电机亦同时监控从脉冲发生器输出的信号,当接近协机要经过加速一匀速一降速过程,而且要求加速、降调位置时适当地减少转速给定值。每当速度需求码速时间尽量短,匀速时的速度尽量高,因而需要对角减少时,电机由速度控制回路制动。最后当速度给定位移(位置)和速度加以控制。值为零时,表示协调位置已非常接近,单片机系统工作模式为位置控制模式,步进电机立即在指定位置2位置、速度控制原理与设计上停止并锁定在此位置上,控制过程如图4所示。设计了伺服电机控制的智能化集成电路,这些智能化模块把不同功能的功率单元、逻辑单元、传
7、感单元、调节控制单元和保护单元集成在一起,构成了步进式高可靠性的伺服系统。如图3所示。该系统由L320ö1ö2三种集成芯片与单片机组合构成。L320ö1ö2是意大利SGS公司为步进电机设计的芯片,其中L320为转速ö电压变换器加基准电压发生器,L321为数ö模转换加速器ö位置调节器,L322为步进电机驱动器。图4系统工作于两种模式的电机转速和电流波形从图3看出,单片机发出的控制指令送至L3213编程控制及源代码(其内设有AöD转换器及误差发生器),L321产生的控制电压驱动L322步进驱动器,安装在电机轴在位置控制中,精度、时间、速度是应当考虑的[6]
8、上的光电脉冲发生器产生的信号由L320为转速ö主要指标。对微小位置的重复控制可采用自启动电压变
