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1、毕业设计(论文)题目：步进电动机的传动控制设计专业：机电一体化层次：专科指导教师评语及评分论文评分11指导教师（签名）年月日评审教师评语及评分评审评分组长（签名）年月日综合评分成绩评定人签名年月日题目步进电动机的传动控制设计11学生姓名杏文明专业机电一体化层次专科学号011808103016指导教师焦键任务书下达时间概述：步进电机又称脉冲电动机,是数字控制系统中的一种执行元件,其功能是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移,且其输出转角、转速与输入脉冲个数、频率有着严格的同步关系。虽然步进电机是一种数控元件,易于
2、同数字电路接口,但一般数字电路的信号能量远远不足以驱动步进电机,必须有一个与之匹配的驱动电路来驱动步进电机。步进电机的性能在很大程度上取决于驱动器的优劣要求阅读或检索的参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）：高中毓主编.机电一体化系统设计.北京：机械工业出版社,2000邓星钟主编.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，2001.张建民主编.传感器与检测技术.北京：机械工业出版社，2000吴丽主编.电气控制也PLC实用教程.郑州：黄河水利出版社，2005摘要11步进电机是一种将脉冲电信号变换为相应的角位移或
3、直线位移的数控元件,其性能在很大程度上取决于驱动电路的优劣。本文阐述了驱动电路的基本组成及工作要求,分析了几种典型驱动电路的特性,结果表明:恒流斩波技术将具有非常广泛的应用前景。关键词:步进电机;驱动电路;恒流斩波11目录前言11步进电动机及其驱动控制系统的设计21.1步进电机的概述21.2步进电动机的结构设计31.3步进电动机的工作原理的设计42换相顺序的控制52.1步进电机转向控制的设计52.2步进电机的速度控制的设计52.3步进电机起停控制的设计52.4步进电机加减速控制的设计52.5恒流斩波驱动电路82.6
4、性能比较8结论9致谢10参考文献1111前言步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机,其位移速度与脉冲频率成正比,位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成,可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当定子上绕组通电时,可产生激励磁场,并与转子形成回路。如果转子和定子之间的齿没有对齐,由于磁力线力图走磁阻最小的线路,从而带动转子旋转一角度,使转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子绕组矢量磁场旋转一个角度,转子也随着该磁场旋转一个角度。因此,控制电机转子旋转实际上就是以一定的
5、规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压,转子就旋转一个步距角,称为一步。根据电压脉冲的分配方式,步进电机各相绕组的电流轮流切换,在供给连续脉冲时,就能一步一步地连续转动,从而使电机旋转。每转一周的步数相同,在不丢步的情况下运行,其步距误差不会长期积累。随着电力电子技术的发展,可以实现细分驱动,即将一个步距角细分成若干小步来驱动。步进电机必须使用专用的步进电机驱动设备才能够正常工作。步进电机系统的运行性能,除与电机自身的性能有关外,在很大程度上还取决于驱动设备性能的优劣。111步进电动机及其驱动控制
6、系统的设计1.1步进电机的概述步进电动机是用于开环伺服系统中的驱动原件，它是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的执行器。步进电动机的角位移量与电脉冲数成正比，其转速与电脉冲频率成正比。通过控制脉冲频率、脉冲数量、电动机绕组通电相序，就可以获得所需的转速、转角及转向。与交、直流伺服电动机所构成的闭环伺服驱动系统相比，步进电动机及其驱动控制系统具有结构简单、控制容易、维修方便等优点，故主要用于速度和精度要求不高的经济型数控机床及旧设备改造中。步进电动机的分类，近年来步进电动机发展很快，品种规格较多。步进电动机可从多种角度
7、分类，按工作原理分，通常分为反应式(磁阻式)、永磁式和永磁反应式；按结构分，可分为单段式(径向式)、多段式(轴向式)及印刷绕组式；按运动方式分，可分为旋转运动式、直线运动式、平面运动式及滚切运动式；按使用场合分，可分为功率式和控制式；按相数分，可分为三相、四相、五相、六相等。实践巾反应式步进电动机应用较广泛。（1）反应式步进电动机反应式步进电动机又称磁阻式步进电动机，它的定子和转子由硅钢片或其他软磁材料制成，定子上有励磁绕组，绕组通电励磁后产生反应力矩使转子转动。电动机相数一般为三、四、五、六相。绕组排列形式有单段
8、式径向磁路式，多段径向磁路式和多段轴向磁路式三种。反应式步进电动机是目前数控机床中应用最广的一种步进电动机，步距角一般为0．36'～3'。反应式步进电动机具有下列特点：1)对步进电动机的控制十分方便。通过控制步进电动机的指令脉冲数、指令脉冲频率和通电相序就可实现控制步进电动机的转角大小、旋转速度和旋转方向。2)气隙小。定子、转子之间的间隙称为气隙。从电动机性
