步進(jìn)電機(jī)控制入門http:/ 步進(jìn)電機(jī)控制入門-前言http:/摘自一位網(wǎng)友的話: 以前我總以為步進(jìn)電機(jī)是一種即將被淘汰的玩意，即便是使用細(xì)分技術(shù)，同樣會(huì)遇到丟步、振動(dòng)、發(fā)熱、響應(yīng)慢等問題。偶然的機(jī)會(huì)做了個(gè)閉環(huán)驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，在其后面加裝了一個(gè)1000線的編碼器，步進(jìn)電機(jī)通過編碼器獲得轉(zhuǎn)子位置變換為矢量驅(qū)動(dòng)當(dāng)檢測到位置偏差時(shí)提供驅(qū)動(dòng)輸出，到位后可以用極低的電流維持鎖定初步試驗(yàn)達(dá)到了近似交流伺服的的效果，嚴(yán)格的來說在低速定位應(yīng)用中，比伺服還要好！因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩更大，而且鎖定后不會(huì)像伺服電機(jī)那樣在某個(gè)位置微震閉環(huán)驅(qū)動(dòng)之后的步進(jìn)電機(jī)消除了丟步、振動(dòng)、發(fā)熱等缺點(diǎn)，還可以成倍的提高轉(zhuǎn)速，響應(yīng)速度也非?？欤￠]環(huán)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)其產(chǎn)品的介紹：主要特點(diǎn)：1、高響應(yīng) 與開環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)一樣，Astep與脈沖命令同步運(yùn)行，因此能使短行程可在短時(shí)間內(nèi)精確定位。2、增益調(diào)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(guān)系，而且調(diào)整伺服系統(tǒng)的增益也非常關(guān)鍵，但調(diào)整增益是一件既繁瑣又費(fèi)時(shí)的事。Astep的調(diào)整非常簡單，只需要調(diào)整一個(gè)撥碼開關(guān)即可。它尤其適合于低剛性傳動(dòng)的應(yīng)用，如同步帶+滑輪等運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。3、停止無波動(dòng)Astep的控制電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，由于步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)具有保持轉(zhuǎn)矩特性，因此，當(dāng)停止時(shí)，電機(jī)位置保持完全不變且無波動(dòng)，對(duì)于在停止時(shí)要求有不能振動(dòng)的應(yīng)用場合是一個(gè)非常理想的解決方案，如機(jī)器視覺、圖像檢測等行業(yè)。4、低速低振動(dòng)由于驅(qū)動(dòng)器采用了獨(dú)特先進(jìn)的電流矢量控制技術(shù)，平滑的效果可比得上細(xì)分驅(qū)動(dòng)的效果，在低速運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)也是非常小的。 步進(jìn)電機(jī)入門控制講解1.步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)-混合式步進(jìn)電機(jī)2.細(xì)分控制原理3.H橋驅(qū)動(dòng)方法 驅(qū)動(dòng) L6205為例4.矢量控制5.加減速度控制6.衰減模式 細(xì)分控制原理1.在一步中，二個(gè)線圈 給不同的電流 形成的合力的夾角 ，就形成了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度， 來達(dá)到細(xì)分的目的。2.如果單純給脈沖 一個(gè)脈沖只能走一步 ，然后停下來，在一個(gè)新的平衡位置。3.不斷的給這二個(gè)線圈加以 相位90度的正弦波，步進(jìn)電機(jī)就開始轉(zhuǎn)動(dòng)起來了。（以二相4拍混合式步進(jìn)電機(jī)為例，三相相差120度）二相四拍 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)波形 步進(jìn)電機(jī)控制入門 步進(jìn)電機(jī)控制入門4相8拍 驅(qū)動(dòng)波形 步進(jìn)電機(jī)控制入門 步進(jìn)電機(jī)控制入門1.L6205+L6506 才能恒流驅(qū)動(dòng) 或是采用恒流功能的DRV8841 (電流略小一點(diǎn))2.恒流驅(qū)動(dòng)的好處 就是慢速的時(shí)候基本不受電機(jī)電感的影響，使得微步距比較均勻。3.當(dāng)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(shí)為最大力矩 50% 電流為0 SIN-SIN =SIN 原理 高電平減去低電平時(shí)導(dǎo)通 的 電流就是此時(shí)的電流。然后將這個(gè)占空比依次調(diào)整為按正弦變化。7.L6205已經(jīng)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(dāng)目標(biāo)位置T2 當(dāng)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(fù)載情況 2.V3 什么時(shí)候減速？ 加速多少 減速多少。這要根據(jù)負(fù)載情況3.關(guān)于負(fù)載的計(jì)算 這里舉例 克服摩擦做功的例子 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)頻率1.步進(jìn)電機(jī) 空載啟動(dòng)頻率 一般可以到 1KHZ2.但是根據(jù)帶負(fù)載的不同 會(huì)有所降低 需要實(shí)際測試。3.下面是計(jì)算方法 4.為了快速平穩(wěn)到達(dá)目標(biāo)位置 過低太慢，過高失步。要適中。 加減速度控制1.用計(jì)算機(jī) 計(jì)算 查表方法 計(jì)算快速2.根據(jù)需要采用離散法 對(duì)S曲線 擬合。 為方便使用已經(jīng)整理成上位機(jī)軟件。 步進(jìn)電機(jī)加速控制 1.步進(jìn)電機(jī) 多數(shù)矩頻特性 也就是力矩曲線 就指數(shù)下降型2.那么我們加用加速曲線 也應(yīng)該用指數(shù)曲線型 低數(shù)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(shù)曲線優(yōu)化 稍微像一個(gè)S型4.帶負(fù)載啟動(dòng)時(shí) 要比啟動(dòng)頻率低 ，正常運(yùn)轉(zhuǎn)又要比最高頻率低。5.如下圖 1.2.3. H橋驅(qū)動(dòng) 衰減模式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)里匹配步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的5個(gè)簡單步驟： 1. 選擇合適的電機(jī)（基于對(duì)速度和轉(zhuǎn)矩的要求）。 2. 確認(rèn)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)中各相電感之間誤差在5%以內(nèi)。 3. 選擇合適的驅(qū)動(dòng)器。如果可能的話，獲得驅(qū)動(dòng)器輸出的電流波形圖。 4. 確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器上有提高運(yùn)行平穩(wěn)性的功能或者選項(xiàng)，如調(diào)節(jié)續(xù)流阻尼深度（慢速或者快速電流衰減）或可調(diào)整電流波形的電位器。 5. 根據(jù)驅(qū)動(dòng)器特性匹配電機(jī)電感量。通常說來，高電感量電機(jī)低速性能較好，但是需要驅(qū)動(dòng)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(jī)高速性能好，如果驅(qū)動(dòng)器能提供較低的電流阻尼（慢速續(xù)流），那么這些電機(jī)將呈現(xiàn)出良好的工作特性，因?yàn)樗麄冊陔姼心芰啃狗胚^程中無需特別的阻尼幫助。對(duì)于一些電感量中等的電機(jī)來說，可以選擇具備混合續(xù)流能力的驅(qū)動(dòng)器。 6.電機(jī)快速時(shí) 一般采用快速衰減模式 低速時(shí)采用慢速衰減模式。 7.現(xiàn)在的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分的方式基本上都是電流細(xì)分法，將相電流按正弦波相切得到的電流點(diǎn)作為細(xì)分點(diǎn)。在相電流達(dá)到細(xì)分點(diǎn)時(shí)就要控制電流進(jìn)行控制衰減，否則得話就會(huì)出現(xiàn)角度過沖也就無法準(zhǔn)確的停留在細(xì)分角度上。電機(jī)的速度不同選擇的衰減模式不同。高速時(shí)快衰減、低速時(shí)慢衰減。高速時(shí)慢衰減就會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)大、噪音高等問題。低速時(shí)選擇快衰減就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)無力嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)定位不準(zhǔn)。電機(jī)控制IC上的電流衰減所針對(duì)的是H橋開關(guān)管的控制模式。慢衰減時(shí)高側(cè)管關(guān)閉，快衰減時(shí)高低側(cè)管都關(guān)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(shí)間比例因芯片和功率也個(gè)不相同。 H橋驅(qū)動(dòng) 衰減模式電流衰減模式特點(diǎn)及應(yīng)用緩慢衰減模式的特點(diǎn)：馬達(dá)在緩慢衰減時(shí)由于輸出電流穩(wěn)定的減少，所以電流的波紋會(huì)比較小，對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)距會(huì)比較有利，但是在小電流的領(lǐng)域里，會(huì)因?yàn)殡娏鞯目刂茞夯斐奢敵鲭娏髟黾樱以诎氩竭M(jìn)、四分之一步進(jìn)模式下容易受到高脈沖頻率驅(qū)動(dòng)時(shí)馬達(dá)反向電動(dòng)勢的影響，所以它不會(huì)隨著電流限制值的變化而變化，會(huì)造成電流波形變形和馬達(dá)震動(dòng)。所以它比較適合在全步進(jìn)模式或者低脈沖頻率驅(qū)動(dòng)時(shí)的半步進(jìn)模式、四分之一步進(jìn)模式使用?？焖偎p模式的特點(diǎn) 馬達(dá)在快速衰減時(shí)由于輸出電流急速減少，所以可以減低在高速驅(qū)動(dòng)時(shí)電流波形的變形，但是輸出電流的波紋會(huì)變大這會(huì)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(dá)轉(zhuǎn)距的降低；馬達(dá)的損失變大，增加發(fā)熱。在沒有和的問題下適合高速驅(qū)動(dòng)的半步和四分之一步模式。混合衰減模式的特點(diǎn)混合衰減模式就是針對(duì)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?yàn)榭焖偎p和緩慢衰減的切換不會(huì)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(huì)變小慢速衰減力矩會(huì)曾大 步進(jìn)電機(jī)控制入門 步進(jìn)電機(jī)控制入門上位機(jī)軟件 配合前面所講的 速度計(jì)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(shí)器用于產(chǎn)生PWM 從而生成SVPWM T1 為速度控制定時(shí)器 T3 T5預(yù)留8個(gè)電機(jī)速度控制 停止時(shí)電流和運(yùn)行電流控制 電機(jī)位置控制函數(shù) (應(yīng)用層函數(shù))指定位置 電機(jī)自動(dòng)加減速 正反轉(zhuǎn)控制 MotorXControl(RXDData1*255); MotorYControl(RXDData2*255); 高8BIT 低8BIT MotorXDmxDataControl(RXDData1,0); /DMX512測試 ok MotorYDmxDataControl(RXDData2,0); 根據(jù)位置控制速度根據(jù)位置控制速度,底層應(yīng)用函數(shù)參數(shù)為:電機(jī)方向, 用于控制速度的啟動(dòng) 制動(dòng)位置 Motor1_drive(Motor1_speed_postion_dir,MotorXSpeedPos); 細(xì)分控制及計(jì)算MotorPositionPointer 細(xì)分控制 計(jì)算例子TIM2-CCR1 = SinDataAMotorPositionPointer1;SinDataA 1024 個(gè)數(shù)據(jù) 2PI 個(gè)周期 1024/4/16= 16 細(xì)分 步進(jìn)電機(jī)控制入門 1.步進(jìn)電機(jī)控制相對(duì)復(fù)雜 涉及程序，電子，數(shù)學(xué)，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(jìn)電機(jī)，希望對(duì)入門的朋友有用。 2.有不對(duì)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(jìn)電機(jī)控制入門 QQ 交流群：121960步進(jìn)電機(jī)控制開發(fā)板 http:/