步进电机短位移高响应加减速控制方法研究

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1、·控制与检测·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)08—0030～03步进电机短位移高响应加减速控制方法研究木李亚，杨亮，任鹏，李振亮，许玮(1．天津科技大学机械工程学院，天津300222；2．辽阳钢管有限公司研发部，辽宁辽阳111000)摘要：通过对控制步进电机常采用的加减速算法进行深入研究，得到一种只需给定位移量和运行时间即可实现短位移高响应的s型曲线加减速控制算法；提出了一种基于PLC的速度曲线离散化方法．利用对PLC在线编程改变s型曲线的参数，从而实现PLC直接控制步进电机完成s型曲线加减速控制。现场应用表明，该控制算法响应速度快，控制方法简单有效，稳定可

2、靠。关键词：S型曲线；加减速控制；步进电机；在线编程中图分类号：TP273文献标识码：ATheStudyontheControlMethodofShortDisplacementandHigh-responseforStepperLIYa，YANGLiang，RENPeng，LIZheng·liang，XUWei(1．CollegeofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofScience＆Technology，Tianjin300222，China；2．R&DDepartment，LiaoyangSteelTubeCo．，Ltd，LiaoyangL

3、iaoning111000，China)Abstract：AnewmethodofSshapespeedcurvecontrolinshortdisplacementwithahigh-responseforstep-perispresentedinthispaperbyresearchingstepperspeedcontrolmethoddeeply，whichonlyneedtospecifytwoparameters-displacementandmotionaltime．Thespeedcontrolisreal~edbasedonPLCwhichcanbeprogrammedon

4、line．InthispaperthespeedcurveisdiscreditedbasedonPLC，consequentlyaccuratecontrolofaccelerationanddecelerationofstepperisrealizedwithadvantagesofhiresponseandhi【gheffectiveness．Keywords：Sshapespeedcurve；accelerationanddecelerationcontrol；stepper；programonline如图1a所示。用此方法控制步进电机时，电机将以某0引言一恒定速度运行一段时间后，阶

5、跃至另一恒定速度，通速度控制在机电一体化系统中得到了广泛应用，过在多个速度间的阶跃变化的方式来完成加减速控在以工业计算机及开放式运动控制卡为控制单元的系制。这种控制方法的缺点是在恒速阶段没有加速，未统中，对系统的加减速控制很容易通过编程实现，但在充分利用步进电机的加速性能，而且在高频阶段加速生产环境恶劣、空问有限的现场控制设备中，不宜使台阶高，步进电机在速度阶跃时会发生失步，并且会对用。在使用以可编程控制器为核心的系统中，一般采系统造成严重的速度冲击。用专用运动控制模块来控制，虽然控制精度高，但成本pL也相对较高⋯。本文讨论利用PLC内部高速脉冲输出功能直接控制步进电机，使其实现平滑加减速，

6、该方法特点是简单有效，稳定可靠。—／。．(a)阶梯型脉冲1控制步进电机加减速常用的控制方法图1PLC常用控制步进电机加减速曲线PLC常用的控制步进电机加减速曲线一般用到以第二种方法是采用PLC高速脉冲PTO方式的多下两种方法。段包络脉冲输出功能，使用此方法时必须指定各段脉第一种方法是采用PLC高速脉冲PTO方式的单冲的初始周期、周期增量和脉冲个数。通过改变脉冲段脉冲输出功能，其产生的脉冲速率按阶梯规律变化，周期增量的方式，输出不同频率的脉冲，来控制步进电收稿日期：2010—04—09$基金项目：国家科技部科技人员服务企业行动项目(2009GJBO00O9)作者简介：李亚(1973一)，男，辽

7、宁铁岭人，天津科技大学机械工程学院副教授，工学博士，研究方向为光机电一体化控制技术研究，(E—mail)tustly@rust．edu．cn。2010年第8期·控制与检测·机完成加减速过程，其产生的脉冲在加减速段呈J型在需要响应速度高，控制位移短，即启即停的控制曲线形状，如图1b所示。这种脉冲控制的缺点是低速应用时，S型曲线可简化为只包含上述阶段中的加加段加减速太慢，不利于系统的快速响应，而高速段加减速段(5