步进电动机的开环控制方式
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步进电动机的开环控制方式
如图5-20所示，步进电动机的控制方式一般分为开环控制和反馈补偿闭环控制。
在开环系统中，步进电动机的旋转速度取决于指令脉冲的频率。
也就是说，控制步进电动机的运行速度，实际上就是控制系统发出脉冲的频率或者换相的周期。
系统可用两种方法来确定脉冲的周期：一种是软件延时，另一种是用定时器延时。
软件延时的方法是通过调用延时子程序的方法实现的，它占用CPU时间：定时器延时方法是通过设置定时时间常数的方法来实现的。
步进电动机(如图5-20 (a)所示)的点-位控制系统，从起点到终点的运行速度都有一定要求。
如果要求运行的速度小于系统极限启动频率，则系统可以按要求的速度直接启动，运行至终点后可直接发脉冲串令其停止，系统在这样的运行方式下速度可认为是恒定的。
但在一般情况下，系统的极限启动频率是比较低的，而要求的运行速度往往很高。
如果系统以要求的运行速度直接启动，由于该速度已经超过极限启动频率而导致系统不能正常启动，即可能发生失步或根本不运行的情况。
系统运行起来之后，如果到达终点时突然停发脉冲串，令其立即停止，则因为系统的惯性原因，会发生冲过终点的滑步现象，使点-位控制发生偏差。
因此，必须用低速启动，然后再慢慢加速到高速，实现高速运行。
同样’停止时也要从高速慢慢降到低速，最后停下来，只有这样才能保证开环控制的高速定位。
要满足这种升降速规律，步进电动机必须采用变速方式工作。
如图5-21所示，运行速度都需要有一个“加速一恒速一减速一f氏恒速一停止”的加减速过程，各种系统在工作过程中，都要求加减速过程时间尽量短，而恒速时间尽量长。
如果移动距离比较短，为了提高速度，可以无高速恒定运行阶段。
在前半段距离内加速运行，而在后半段距离内减速运行，形成类三角形变化的运动频率轨迹。
升降速规律一般可有两种选择：
一是按照直线规律升降速，二是按指数规律升降速。
升降速曲线如果是按指数型递增减进行的，则升速可用下式表示其频率：
式中，fmnx为步进电动机的最高运行频率。
按指数递减进行的减速可用下式表示频率：
式中，fo为步进电动机减速的初始频率。
上述两式中的r与步进电动机的转动惯量和摩擦系数有关，将指数型曲线离散化为阶梯曲线’这种曲线较符合步进电动机加减速过程的运行规律’能充分地利用步进电动机的有效转矩，快速响应性好。
用微机对步进电动机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲的时间间隔。
加速时使脉冲串逐渐加密，减速时使脉冲串逐渐稀疏。
微机用定时器中断方式来控制电动机变速时’实际上就是不断改变定时器载值的大小。
一般用离散的方法来逼近理想的升降速曲线。
为了减少每步计算装载的时间，系统设计时就把各离散点速度所需的装载值固化在系统的ROM 中，系统运行中用査表的方法査出所需的装载值，这可大大减少占用CPU的时间’提高系统响应速度。
系统在执行升降速的控制过程中，对加减速的控制需要准备下列数据：加减速的斜率、升速过程的总步数、恒速运行总步数和减速运行的总步数。
对升降速过程的控制有很多种方法，软件编程也十分灵活，技巧很多。
此外’利用A/D 集成电路也可实现升降速控制，但缺点是实现起来较复杂且不灵活。
步进电动机的控制也完全可以用PLC来实现，改变PLC的控制程序.可实现步进电动机灵活多变的运行方式。
总之开环系统的结构简单，只要设计出优质的控制脉冲序列就能够实现精确定位。
所以目前应用广泛。
