步进电动机4

安徽机电职业技术学院

毕业论文

步进电动机控制系统设计

系（部）电气工程系

专业电机与电器

班级电机3091

姓名徐亮

学号1306093050

指导教师陈莉娟

2011～2012学年第1

学期指导教师评语

等级签名日期安徽机电职业技术学院2012届毕业生

毕业设计（论文）成绩评定单成姓名专业电机与电器班级电机3091

课题

评分标准分值得分

指导教师评语（40分）设计方案合理、实用、经济、原理分析正确、严密，内容完整。10

计算方法正确，计算结果准确，程序设计正确简洁，工艺合理。5

元器件（材料）选择合理，明细表规范。5

图面清晰完整，布局、线条粗细合理，符合国家标准。5

文字叙述简明扼要，书写规范。5

按时独立完成，同学相互关心，遵守制度，认真负责。10

合计得分：指导教师签名：日期：年月日

评阅教师评分（30分）内容充实，有阶段性成果，有应用价值。10

图纸、论文如实反映设计成果，有理论分析，又有实践过程。10

语句通顺，思路清晰，符合逻辑。5

图标清晰，文字工整，字符和曲线标准化。5

合计得分：评阅教师签名：日期：年月日

答辩评分（30分）自述条理明确，重点突出。5

基本概念清楚，回答问题正确。15

专业知识运用灵活，解决问题技术措施合理。10

合计得分：答辩组长签名：日期：年月日

总得分：等级系主任签名：日期：年月日安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目基于过程控制的PID控制器设计

学生姓名学号1305073059指导教师徐林

系部电气系班级过自3071顺序号第1-6次

学生完成

毕业论文

（设计）

内容情况第一周:指导老师布置毕业设计课题，要求学生查阅有关毕业设计的相关资料；第二周：指导老师带领学生到实验室熟悉实验设备，并要求每个学生都能熟练掌握实验设备的使用方法；第三周：在指导老师的指导下，完成双容水箱的简单PID控制系统设计；第四周：在指导老师的带领下，到实验室完成双容水箱的简单PID控制系统的实验并记录相关实验数据。第五周:在指导老师的指导下，完成前馈—反馈控制系统的设计；第六周：在指导老师的带领下，到实验室完成前馈—反馈控制系统的实验并记录相关实验数据，并且和双容水箱的简单PID控制系统的实验数据相比较，得出结论：前馈-反馈控制系统不仅能够改善简单PID控制系统的控制效果，而且具有更大的灵活性、抗干扰性、适应性和更好的控制精度。学生签名：

步进电动机

混合式步进电机集反应式、永磁式步进电动机的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。也称作永磁感应子式步进电动机。两相步进角一般为1.8度,五相步进角一般为 0.72度。

产品名称： 60系列两相步进电机

产品型号: YK60HB86-03A

步进电机技术参数：

步距精度 5%

步矩角度 1.8度

温 度 80℃ Max

环境温度 -20℃— 50℃

绝缘电阻 100M Ω Min 500VDC

耐 压 500V AC 1minute

径向跳动 最大0.02mm(450g负载)

轴向跳动 最大0.08mm(450g负载)

额定电压 4.17V

额定电流 2.8A

转子惯量 840g/cm

保持转矩 3.1n/m

电机重量 1.4KG

电机长度 88mm

推荐驱动器 YKA2304Ｍ YKA2404Ｍ YKB2608Ｍ

应用范围

机床类:数控机床、金属切削机床、锻压机床、木工机床、铸造机床

搬运机械:起重机械、输送机、装卸机械、搬运车辆等

食品加工机械:

纺织机械

包装机械: 复合材料加工机械、制袋机械、塑料中空容器加工机械

计算机外围设备、复印机、传真机、扫描仪

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。

选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。

选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。

两项四线励磁式步进电机工作原理

本章将介绍在嵌入式平台UP－NETARM2410－S中步进电机的实现。步进电机在各个领域诸如机器人、智能控制、工业控制等方面都有着广泛的应用空间，本章着重介绍步进电机的工作原理及编程实现步进电机驱动的方法，主要内容如下：

l 步进电机的概述

l 步进电机的工作原理

l 和微处理器的总线连接方式

l 驱动程序的编程

l Linux 下用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，用软件的方法代替硬件的脉冲分配器

1．步进电机概述

步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。

使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。

正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。

1.1步进电机的特性

步进电机转动使用的是脉冲信号，而脉冲是数字信号，这恰是计算机所擅长处理的数据类型。从20世纪80年代开始开发出了专用的IC驱动电路，今天，在打印机、磁盘器等的OA装置的位置控制中，步进电机都是不可缺少的组成部分之一。总体上说，步进电机有如下 优点：

1．不需要反馈，控制简单。

2．与微机的连接、速度控制（启动、停止和反转）及驱动电路的设计比较简单。

3．没有角累积误差。

4．停止时也可保持转距。

5．没有转向器等机械部分，不需要保养，故造价较低。

动态与信息　

步进电动机的节能　

邓隐北　邢红超　

１河南森源电气股份有限公司（４５００５２）　

２安徽响水涧抽水蓄能有限公司（２４　１　０８３）　

Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｔｅｐ　Ｍｏｔｏｒ　

Ｄｅｎｇ　Ｙｉｎｂｅｉ　Ｘｉｎｇ　Ｈｏｎｇｃｈａｏ　

Ｈｅｎａｎ　Ｓｅｎｙｕａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ　

Ａｎｈｕｉ　Ｘｉａｎｇｓｈｕｉｊｉａｎｇ　Ｐｕｍｐｉｎｇ＆Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ　

摘要：步进电动机与数控技术的关系紧密，由于　近年来驱动电路的进步，在高转速下的使用场合增多，　因此损耗大（发热）的问题倍受关注。文章对最近开发　的低损耗、高效率产品予以介绍，仅供参考。　关键词：混合式步进电动机损耗效率　中图分类号：ＴＭ３５９．９文献标识码：Ａ　ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．１ｓｓｎ１００６－２８０７．２０１１．０６．０２０　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔｅｐ　ｍｏｔｏｒ　ｈａｄ　ｔｈｅ　ｃｌｏｓｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ—ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｔ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒ，ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｂｅｃａｍｅ　ｖｅｒｙ　ｐｏｐｕｌａｒ，ＳＯ，ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ　ｌｏｓｓ（Ｈｅａｔｉｎｇ）ｗａｓ　ｐａｉｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｐｅｏｐｌｅ．Ｔｈｅ　ｌｏｗ－ｌｏｓｓ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｙｂｒｉｄ・－ｔｙｐｅ　ｓｔｅｐ　ｍｏｔｏｒｓ　Ｌｏｓｓ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎ・・　ｃｙ　

步进电动机是用于精确定位的小型电动　

机，这种电动机通常是与驱动电路一起配合使用　的。　步进电动机又称脉冲电动机，是一种用电脉