L6205開發(fā)板_步進電機控制入門講解3.00

步進電機控制入門http:/ 步進電機控制入門-前言http:/摘自一位網友的話: 以前我總以為步進電機是一種即將被淘汰的玩意，即便是使用細分技術，同樣會遇到丟步、振動、發(fā)熱、響應慢等問題。偶然的機會做了個閉環(huán)驅動的實驗，在其后面加裝了一個1000線的編碼器，步進電機通過編碼器獲得轉子位置變換為矢量驅動當檢測到位置偏差時提供驅動輸出，到位后可以用極低的電流維持鎖定初步試驗達到了近似交流伺服的的效果，嚴格的來說在低速定位應用中，比伺服還要好！因為步進電機在低速時的力矩更大，而且鎖定后不會像伺服電機那樣在某個位置微震閉環(huán)驅動之后的步進電機消除了丟步、振動、發(fā)熱等缺點，還可以成倍的提高轉速，響應速度也非常快！閉環(huán)步進驅動其產品的介紹：主要特點：1、高響應 與開環(huán)控制步進電機一樣，Astep與脈沖命令同步運行，因此能使短行程可在短時間內精確定位。2、增益調整簡單影響伺服系統(tǒng)使用的效果，不僅與伺服系統(tǒng)本身的性能有很大的關系，而且調整伺服系統(tǒng)的增益也非常關鍵，但調整增益是一件既繁瑣又費時的事。Astep的調整非常簡單，只需要調整一個撥碼開關即可。它尤其適合于低剛性傳動的應用，如同步帶+滑輪等運動結構。3、停止無波動Astep的控制電機為步進電機，由于步進電機停止時具有保持轉矩特性，因此，當停止時，電機位置保持完全不變且無波動，對于在停止時要求有不能振動的應用場合是一個非常理想的解決方案，如機器視覺、圖像檢測等行業(yè)。4、低速低振動由于驅動器采用了獨特先進的電流矢量控制技術，平滑的效果可比得上細分驅動的效果，在低速運行時，振動也是非常小的。 步進電機入門控制講解1.步進電機結構-混合式步進電機2.細分控制原理3.H橋驅動方法 驅動 L6205為例4.矢量控制5.加減速度控制6.衰減模式 細分控制原理1.在一步中，二個線圈 給不同的電流 形成的合力的夾角 ，就形成了步進電機轉子轉動的角度， 來達到細分的目的。2.如果單純給脈沖 一個脈沖只能走一步 ，然后停下來，在一個新的平衡位置。3.不斷的給這二個線圈加以 相位90度的正弦波，步進電機就開始轉動起來了。（以二相4拍混合式步進電機為例，三相相差120度）二相四拍 步進電機驅動波形 步進電機控制入門 步進電機控制入門4相8拍 驅動波形 步進電機控制入門 步進電機控制入門1.L6205+L6506 才能恒流驅動 或是采用恒流功能的DRV8841 (電流略小一點)2.恒流驅動的好處 就是慢速的時候基本不受電機電感的影響，使得微步距比較均勻。3.當然為了降低成本 直接采用H橋也是可行的。4.下面就以L6205為例 SPWM控制5.右圖 正弦波 就代表 PWM占空比的多少6.占空比為100 和0%時為最大力矩 50% 電流為0 SIN-SIN =SIN 原理 高電平減去低電平時導通 的 電流就是此時的電流。然后將這個占空比依次調整為按正弦變化。7.L6205已經包含1US死區(qū)，如果是其它MOS需要插入死區(qū) 以免H橋損壞。 矢量控制T0 T1 T3T2速度位置 1.當目標位置T2 當前位置T0 加速 勻速 到指定位置T2V1 V2 V3 矢量控制1.V1 V2 最高速度？ 為總行程的 1/3 少 或更少 根需要 還有負載情況 2.V3 什么時候減速？ 加速多少 減速多少。這要根據負載情況3.關于負載的計算 這里舉例 克服摩擦做功的例子 步進電機啟動頻率1.步進電機 空載啟動頻率 一般可以到 1KHZ2.但是根據帶負載的不同 會有所降低 需要實際測試。3.下面是計算方法 4.為了快速平穩(wěn)到達目標位置 過低太慢，過高失步。要適中。 加減速度控制1.用計算機 計算 查表方法 計算快速2.根據需要采用離散法 對S曲線 擬合。 為方便使用已經整理成上位機軟件。 步進電機加速控制 1.步進電機 多數矩頻特性 也就是力矩曲線 就指數下降型2.那么我們加用加速曲線 也應該用指數曲線型 低數加速快，高速加速慢3.為了獲得更好的剎車效果 可以將指數曲線優(yōu)化 稍微像一個S型4.帶負載啟動時 要比啟動頻率低 ，正常運轉又要比最高頻率低。5.如下圖 1.2.3. H橋驅動 衰減模式運動控制系統(tǒng)里匹配步進電機和驅動器的5個簡單步驟： 1. 選擇合適的電機（基于對速度和轉矩的要求）。 2. 確認電機技術指標中各相電感之間誤差在5%以內。 3. 選擇合適的驅動器。如果可能的話，獲得驅動器輸出的電流波形圖。 4. 確認驅動器上有提高運行平穩(wěn)性的功能或者選項，如調節(jié)續(xù)流阻尼深度（慢速或者快速電流衰減）或可調整電流波形的電位器。 5. 根據驅動器特性匹配電機電感量。通常說來，高電感量電機低速性能較好，但是需要驅動器具備高電流阻尼（快速續(xù)流），能讓電流在續(xù)流期間快速下降。阻尼有助于電感的快速放電。低電感量電機高速性能好，如果驅動器能提供較低的電流阻尼（慢速續(xù)流），那么這些電機將呈現出良好的工作特性，因為他們在電感能量泄放過程中無需特別的阻尼幫助。對于一些電感量中等的電機來說，可以選擇具備混合續(xù)流能力的驅動器。 6.電機快速時 一般采用快速衰減模式 低速時采用慢速衰減模式。 7.現在的步進電機細分的方式基本上都是電流細分法，將相電流按正弦波相切得到的電流點作為細分點。在相電流達到細分點時就要控制電流進行控制衰減，否則得話就會出現角度過沖也就無法準確的停留在細分角度上。電機的速度不同選擇的衰減模式不同。高速時快衰減、低速時慢衰減。高速時慢衰減就會出現震動大、噪音高等問題。低速時選擇快衰減就會導致電機無力嚴重時會出現定位不準。電機控制IC上的電流衰減所針對的是H橋開關管的控制模式。慢衰減時高側管關閉，快衰減時高低側管都關閉?；旌纤p是先是以快速衰減然后以慢速衰減，混合衰減的時間比例因芯片和功率也個不相同。 H橋驅動 衰減模式電流衰減模式特點及應用緩慢衰減模式的特點：馬達在緩慢衰減時由于輸出電流穩(wěn)定的減少，所以電流的波紋會比較小，對馬達轉距會比較有利，但是在小電流的領域里，會因為電流的控制惡化造成輸出電流增加，而且在半步進、四分之一步進模式下容易受到高脈沖頻率驅動時馬達反向電動勢的影響，所以它不會隨著電流限制值的變化而變化，會造成電流波形變形和馬達震動。所以它比較適合在全步進模式或者低脈沖頻率驅動時的半步進模式、四分之一步進模式使用?？焖偎p模式的特點 馬達在快速衰減時由于輸出電流急速減少，所以可以減低在高速驅動時電流波形的變形，但是輸出電流的波紋會變大這會使平均電流下降（可以加大電流限制值來改善，但是也要考慮到輸出額定電流），造成：馬達轉距的降低；馬達的損失變大，增加發(fā)熱。在沒有和的問題下適合高速驅動的半步和四分之一步模式?；旌纤p模式的特點混合衰減模式就是針對于上面所說的緩慢衰減模式、快速衰減模式所發(fā)生問題的改善方式。在混合衰減模式中電流衰減因為快速衰減和緩慢衰減的切換不會造成紋波電流的增大，可以改善電流的控制性. 快速衰減 力矩會變小慢速衰減力矩會曾大 步進電機控制入門 步進電機控制入門上位機軟件 配合前面所講的 速度計算公式 主要用的是第一行 C0 K0 B0 叁考公式 C0*K0 x+B0 速度曲線理論見上面 大體流程 T2 T8 定時器用于產生PWM 從而生成SVPWM T1 為速度控制定時器 T3 T5預留8個電機速度控制 停止時電流和運行電流控制 電機位置控制函數 (應用層函數)指定位置 電機自動加減速 正反轉控制 MotorXControl(RXDData1*255); MotorYControl(RXDData2*255); 高8BIT 低8BIT MotorXDmxDataControl(RXDData1,0); /DMX512測試 ok MotorYDmxDataControl(RXDData2,0); 根據位置控制速度根據位置控制速度,底層應用函數參數為:電機方向, 用于控制速度的啟動 制動位置 Motor1_drive(Motor1_speed_postion_dir,MotorXSpeedPos); 細分控制及計算MotorPositionPointer 細分控制 計算例子TIM2-CCR1 = SinDataAMotorPositionPointer1;SinDataA 1024 個數據 2PI 個周期 1024/4/16= 16 細分 步進電機控制入門 1.步進電機控制相對復雜 涉及程序，電子，數學，物理，以及材料等，這里只是用通俗簡單語言，講怎么去控制步進電機，希望對入門的朋友有用。 2.有不對的地方，還請大家指正，多謝！ 3.最后感謝大家看完，多提寶貴意見。 步進電機控制入門 QQ 交流群：121960步進電機控制開發(fā)板 http:/