第六章--控制电动机

第六章控制电动机

6.1、有一台交流伺服电动机，若加上额定电压，电源频率为50Hz，极对数p=1，试问它

的理想空载转速是多少？

解：n0=60*f/p=60*50/1=3000r/min

6.2、何谓“自转”现象？交流伺服电动机是怎样克服这一现象，使其当控制信号消失时能

迅速停止？

答：自转是伺服电动机转动时控制电压取消，转子利用剩磁电压单相供电，转子继续转动。

克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大，使电动机在失去控制信号，即成单相运行时，正转矩或负转矩的最大值均出现在S m>1的地方。当速度n为正时，电磁转矩T为负，当n为负时，T为正，即去掉控制电压后，单相供电时的电磁转矩的方向总是与转子转向相反，所以是一个制动转矩。由于制动转矩的存在，可使转子迅速停止转动，不会存在自转现象。

6.3、有一台直流伺服电动机，电枢控制电压和励磁电压均保持不变，当负载增加时，电动

机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化？

答：当负载增加时，电磁转矩增大；由n=U c/(K eΦ)-RT/(K e K tΦ2)可知，负载增大后，转速变慢。根据T= K tΦI a可知，控制电流增大。

6.4、有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压U c=110V时，电枢电流I a1=0.05A，转速

n1=3000r/min；加负载后，电枢电流I a2=1A，转速n2=1500r/min。试作出其机械特性n=f(T)。

解：由电动机电压平衡方程式得：

U c=E+I a R a=K eΦn+ I a R a

所以110=K e Φ×3000+0.05R a

110=K e Φ×1500+1×R a

解得：K e Φ=0.0357；R a =56.41Ω

所以T 1=K t ΦI a1=9.55 K e ΦI a1=9.55×0.0357×0.05=0.017N ·m

T 2=K t ΦI a2=9.55 K e ΦI a2=9.55×0.0357×1=0.341N ·m

由（n=n 1=3000r/min ，T 1=0.017 N ·m ）和（n=n 2=1500r/min ，T 2=0.341 N ·m ）两点在n-T

特性表达式为

6.5、若直流伺服电动机的励磁电压一定，当电枢控制电压U c =100V 时，理想空载转速

n 0=3000r/min ；当U c =50V 时，n 0等于多少？

解：根据直流伺服电动机的机械特性公式可知n 0=U c /( K e Φ)，所以理想空载转速与电枢控

制电压成正比。所以当U c =50V 时，理想空载转速n 0等于1500r/min 。

6.6、为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构？

答：直流力矩电动机的电磁转矩为T=BI a NlD/2，在电枢体积相同的条件下，D 增大时，铁

心长度l 就应减小；其次，在相同电流I a 以及相同用铜量的条件下，电枢绕组的导线

3000

1500 0.017N ·m (0.05A) 0.341N ·m (1A)

粗细不变，则总导体数N应随l的减小而增加，以保持Nl不变，故式中的BI a Nl/2近似为常数，故转矩T与直径D近似成正比例关系。电动机的直径越大力矩就越大。6.7、为什么多数数控机床的进给系统宜采用大惯量直流电动机？

答：因为在设计、制造上保证了电动机能在低速或堵转下运行，在堵转的情况下能产生足够大的力矩而不损坏，加上它有精度高、反应速度快、线性度好等优点，因此它常用在低速、需要转矩调节和需要一定张力的随动系统中作为执行元件。所以多数数控机床的进给系统适宜采用大惯量直流电动机。

6.8、永磁式同步电动机为什么要采用异步启动？

答：因为永磁式同步电动机刚启动时，虽然合上电源，其定子产生了旋转磁场，但转子具有惯性，跟不上磁场的转动，定子旋转磁场时而吸引转子，时而又推斥转子，因此，作用在转子的平均转矩为零，转子也就旋转不起来了。

6.9、磁阻式电磁减速同步电动机有什么突出的优点？

答：磁阻式电磁减速同步电动机无需加启动绕组，它的结构简单，制造方便，成本较低。

它的转速一般在每分钟几十转到上百转之间。它是一种常用的低速电动机。

6.10、一台磁阻式电磁减速同步电动机，定子齿数为46，极对数为2，电源频率为50Hz，

转子齿数为50，试求电机的转速。

解：电动机的旋转角速度为ω=(Z r-Z s)2πf/(Z r p)=(50-46)*2*3.14*50/(50*2)=12.56rad/s 因为ω=2πn/60，所以转速n=60*ω/(2π)=60*12.56/(2*3.14)=120r/min

6.11、交流测速发电机在理想情况下为什么转子不动时没有输出电压？转子转动后，为什

么输出电压与转子转速成正比？

答：因为测速发电机的输出电压U o=Kn=KK’dθ/dt，所以转子不动时没有输出电压，转

子转动时输出电压与转速成正比。

6.12、何谓剩余电压、线性误差、相位误差？

答：剩余电压：指的是当测速发电机的转速为零时的输出电压。

线性误差：严格来说，输出电压和转速之间不是直线关系，由非线性引起的误差称为线性误差。

相位误差：指在规定的转速范围内，输出电压与励磁电压之间相位移的变化量。

6.13、一台直流测速发电机，已知R a=180Ω，n=3000r/min，R L=2000Ω，U=50V，求

该转速下的输出电流和空载输出电压。

解：I a=U a/R L=50/2000=0.025A

测速发电机输出特性方程为：U a=C e n/(1+R a/R L)。

即：50= C e n/(1+180/2000)，所以C e n=54.5

空载输出电压U o=C e n/(1+R a/∞)= C e n =54.5V

6.14、某直流测速发电机，在转速3000r/min时，空载输出电压为52V；接上2000Ω的

负载电阻后，输出电压为50V。试求当转速为1500r/min，负载电阻为5000Ω时的输出电压。

解：因为在转速n=3000r/min时，空载输出电压为U ao=52V

根据输出特性方程式U a=C e n/(1+R a/R L)，得：52= C e3000，所以C e=52/3000=0.0173当接上2000Ω的负载电阻后，输出电压为50V

根据输出特性方程式U a=C e n/(1+R a/R L)，得：50=52 /(1+ R a/2000)，所以R a=80Ω当转速为1500r/min，负载电阻为5000Ω时的输出电压为：

U a=C e n/(1+R a/R L)= (52/3000)*1500/(1+80/5000)=26/1.016=25.6V

6.15、直流测速发电机与交流测速发电机各有何优、缺点？

答：直流测速发电机的主要优点是：没有相位波动，没有剩余电压，输出特性的斜率比交流测速发动机的大。其主要缺点是：由于有电刷和换向器，因而结构复杂，维护不便，摩擦转矩大，有换向火花，产生无线电干扰信号，输出特性不稳定，且正、反转时，输出不对称。

交流测速发电机的主要优点是：不需要电刷和换向器，因而结构简单，维护容易，惯量小，无滑动接触，输出特性稳定，精度高，摩擦转矩小，不产生无线电干扰，工作可靠，正、反向旋转时输出特性对称。其主要缺点是：存在剩余电压和相位误差，且负载的大小和性质会影响输出电压的幅值和相位。

6.16、试简述控制式自整角机和力矩式自整角机的工作原理。

答：控制式自整角机的工作原理是：当发送机的励磁绕组通入励磁电流后，产生交变脉动磁通，在三相绕组中感应出感应电动势，从而绕组中产生电流，这些电流都产生脉冲磁场，并分别在自整角变压器的单相输出绕组中感应出相同的电动势。

力矩式自整角机的工作原理是：当接收机转子和发送机的转子对定子绕组的位置相同时，两边的每相绕组中的电动势相等，因此在两边的三相绕组中没有电流。若发送机转子转动一个角度，于是发送机和接收机相应的每相定子绕组中的两个电动势就不能相互抵消，定子绕组中就有电流，这个电流和接收机励磁磁通作用而产生转矩。

6.17、力矩式自整角机与控制式自整角机有什么不同？试比较它们的优缺点。各自应用在

什么控制系统中较好。

答：自整角机的输出电压需要交流放大器放大后去控制交流伺服电动机，伺服电动机同时带动控制对象和自整角变压器的转子，它的转动总是要使失调角减小,直到δ=0时为止。

它适合于大转矩的情况。

力矩式自整角机既可以带动控制对象，也可以带动自整角变压器的转子，由于负载很轻，所以不需要用伺服电动机，而是由自整角机直接来实现转角随动。

6.18、一台直线异步电动机，已知电源频率为50Hz，极矩τ为10cm，额定运行时的滑差

率S为0.05，试求其额定速度。

解：次级额定速度为：v=2fτ(1-S)= *2*50*0.1*(1-0.05)=9.5m/s

6.19、直线电动机较之旋转电动机有哪些优、缺点。

答：直线电动机较之旋转电动机的优点是：1、直线电动机无需中间传动机构，因而使整个机构得到简化，提高了精度，减少了振动和噪声；2、响应快速；3、散热良好，额定值高，电流密度可取很大，对启动的限制小；4、装配灵活性大，往往可将电动机的定子和动子分别与其他机体合成一体。

其缺点是存在着效率和功率因数低，电源功率大及低速性能差等缺点。

步进电机闭环控制系统方案

几种典型的步进电机闭环控制系统 工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。 【叙词】步进电机闭环系统／高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。 但是，步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度比较低。因此，在精度和稳定性标准要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。 步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中，或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时，扩大工作速度围，或可在给定速度下提高跟踪和定位精度，或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电动机的闭环控制性能与开环控制性能相比，具有如下优点： a．随着输出转矩的增加，二者的速度均以非线性形式下降，但是，闭环控制提高了矩频特性。 b．闭环控制下，输出功率／转矩曲线得以提高，原因是，闭环下，电机励磁转换是以转子位置信息为基础的，电流值决定于电机负载，因此，即使在低速度围，电流也能够充分转换成转矩。 c．闭环控制下，效率一转矩曲线提高。 d．采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制，步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f．闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步通过某个路径间隔的时间得出： 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g．应用闭环驱动，效率可增到7.8倍，输出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此，在可靠性要求很高的位置控

基于PLC三相步进电动机控制系统设计(三相步进电动机PLC控制系统)

目录 1 概述 (1) 1.1 PLC控制步进电机研究的意义 (1) 2 基于PLC的步进电机控制系统设计 (9) 2.1 系统的组成及功能 (9) 2.2 步进电机特性 (9) 2.3 PLC介绍 (12) 2.4 步进电机控制系统程序设计 (13) 3 磁头定位 (20) 3.1 硬盘工作原理 (20) 3.2 磁头及定位系统 (23) 4 难题及解决过程 (24) 5 结论 (25) 结束语 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30) 附录A (31)

1 概述 1.1 PLC控制步进电机研究的意义 基于步进电动机良好的控制和准确定位特性，被广泛应用在精确定位方面，诸如数控机床、绘图机、扎钢机、自动控制计算装置、自动记录仪表等自动控制领域。 PLC作为简单化了的计算机，功能完备、灵活、通用、控制系统简单易懂，价格便宜，可现场修改程序，体积小、硬件维护方便，价格便宜等优点，在全世界广泛应用，为生产生活带来巨大效益方便。因此，通过研究用PLC来控制步进电动机的，既可实现精确定位控制，又能降低控制成本，还有利于维护。以往的步进电动机需要靠驱动器来控制，随着技术的不断发展完善，PLC具有了通过自身输出脉冲直接步进电动机的功能，这样就有利于步进电动机的精确控制。本课题《基于PLC的步进电机磁头定位系统设计》就是利用PLC控制步进电机在硬盘工作时磁头定位的研究。 1.2 国内外关于步进电机和PLC的应用状况 1.2.1 步进电机方面 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机、交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。控制涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 目前，国内生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只有一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，选用步进电机时应该十分注意以下一些指标。 （1）步进电机的静态指标术语 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，

步进电动机的工作原理与特点

步进电动机的工作原理及特点随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 1 步进电机概述 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo，其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率围通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点[1]。 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。 2国外的研究概况 步进电机是国外发明的。中国在文化大革命中已经生产和应用，例如、、、、都生产，而且都在各行业使用，驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。国外在大功率的工业设备驱动上，目前基本不使用大扭矩步进电动机，因为从驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，系统惯量与最大扭矩比来比较，比较不划算，还是用直流电动机，加电动机编码器整体技术和经济指标高。一些少数高级的应用，就用空心转杯电机，交流电机。国外在小功率的场合，还使用步进电机，例如一些工业器材，工业生产装备，打印机，复印件，速印机，银行自动柜员机。国外用许多现代的手段将步进电机排挤出驱动应用，除了前面提到的旋转编码器，打印机还使用光电编码带或感应编码带配合直流电动机，实现闭环直线位移控制。国过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在控制器部。 总的来说，步进电机是一种简易的开环控制，对运用者的要求低，不适合在大功率的场合使用。 在卫星、雷达等应用场合，中国在文化大革命后期，就生产了力矩电机，就生产了环形

步进电机自动控制系统

步进电机自动控制系统 设计内容 设计用P C机对四相步进电机，方向，步数及自动化控制系统，并编写汇编程序实现相应轻能。 设计要求 （1）设计控制系统硬件电机。 （2）由8255键盘控制电机的方向，走的步数,并由数码管显示相应的参数。 （3）在命令执行结束后，由PC内部扬声器发出信号提示。 设备与器材 PC机一台，TPC－1实验台一个，并行接口8255一片，步进电机一个，LED数码管4个，74ls164按键11个，GAL芯片一个，74LS245一片。 硬件方案 硬件共分成5个模块：①译码驱动电路，②8255控制键盘模块③8255LED显示模块，④步电机驱动模块，⑤步进电机模块 a) 译码驱动电路 方案一使用适当的门电路来实现不同地址的，用74LS245做数据驱动，缺点： 由于只使用门电路，电路连线非常复杂 方案二使用76LS138和适当门电路实现译码，相对于方案一电路复杂度有一定的改观，在TPC实验箱上使用这种译码方案 方案三使用可编程逻辑器件GAL16V8实现译码功能，用GAL优点：成本低，电路连线少。本设计选择这个方案来实现译码功能。 a)键盘模块 方案一用8255 12个口直接接按键，此方法成本高，不使用行列法，浪费端口，如用行列法只用7个端口。 方案二使用2个74LS273或74LS373控制键盘，其中一个控制行，273反向从键盘中读数据，另一个控制列选，273正向向键盘发数据。 方案三使用7281芯片同时控制键盘和数码，7281通过串行口和总线通信，端口使用少，且操作方便。 方案四PC0~4，PB0~4分别控制16个按键。由于本模块技术已经成熟，在应用中广泛使用，所以本设计选择此方案来实现。 c) LED数码管显示模块 方案一74LS138一片，ULN2803A一片和74HC573一片，来实现显示，74LS138译 码送UNL2083A通过UNL2083A控制位，通过74HC573控制数据，本方案，成本较高，要单片机中有使用比较多。 方案二使用一片8255A控制两个74HC573和一个正相驱动器74LS07和一个反相驱 动器74LS06分别控制4个LED位选和编码数据传输。此方案用到了8255A由于模块②中用到的8255A3个口都以使用，再用一个8255A成本比较高。 方案三通过一个片信号，两个74HC373和一个正相驱动器74LS06和一个反相驱动 器74LS07分别控制3个LED位选和编码数据传输。此方案成本低，但是软件实现的点复杂。 方案四使用4个74HC373和控制4个LED编码数据，用8255A PC高位和总线片选信号控制数据输入位选，由于是静态显示，一般用于1个或2个数码管的显示。 方案五使用4个74LS164，通过串行移位来实现LED显示。成本不高，使用端口少，可以直接通过8255PC7和PB7口，一个做为移位控制，一个送数据。本设计使用此方案 d) 步进电机驱动模块

五项步进电动机的控制

毕业设计（论文） 学院 专业 姓名

XX大学 毕业设计（论文）任务书

前言 随着现代工业自动化的日益发展，电动机作为重要的电器元件，被广泛的应用在各种自动化控制系统中。步进电动机由于其具有易于电脑操作、步数误差小、精度高、使用系统时间长和成本低等优点，被广泛应用于工业控制中。其中五相混合式步进电机总体性能优于其它种类的步进电动机，是工业上应用最为广泛的步进电动机品种，被广泛的应用在各个领域中。所以对五相步进电动机实现自动化是工业自动化的必然趋势。打印机作为计算机的输出设备之一，运用步进电动机作为打印机的字车动力源和走纸机构，通过牵引机构将步进电动机的转动转变为走纸移动，可以实现打印纸的纵向移动，因其要求精度比较高，所以，打印机的走纸结构能够使用五相步进电动机来控制。对五相步进电动机的使用，工业中应用比较广泛，但大都应用于高精度的机床控制系统中，整个系统比较庞大，所以，本文以步进电动机在的打印机中的精密控制为背景介绍使用PLC控制五相步进电动机按照给定频率自动运行和自由调速的模拟控制方法。

摘要 主要阐述了以五相步进电动机在针式打印机走纸结构中的应用为背景，介绍了一种用三菱FX-2N系列PLC实现对规格型号90BYG550A-0301的五相步进电动机控制的方法，利用PLC产生脉冲信号对五相步进电动机进行模拟控制，实现对五相步进电动机五个绕组的通电状态，达到五相步进电动机按照固定速度的循环自动运行的目的，并实现步进电动机正反转和调速控制。用PLC控制五相步进电动机驱动针式打印机的走纸结构控制纸张的进退，实现打印机的打印工作。基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，定位精度搞，参数设置灵活等有点，在工业过程控制中使用可靠性高，监控方便。本设计还包括步进电动机的工作原理和特点，PLC的主要功能和应用，各硬件软件元件的介绍选择以及控制程序的编程方法。 关键字：五相步进电动机，PLC控制

控制电机与特种电机课后答案第6章

控制电机与特种电机课后答案第6章思考题与习题 1(步进电动机是数字控制系统中的一种执行元件，其功用是将________变换为相应的角位移或直线位移。( ) A(直流电信号 B.交流电信号 C. 计算机信号 D.脉冲电信号 2. 在步进电机的步距角一定的情况下，步进电机的转速与__ __成正比。 3(步进电动机与一般旋转电动机有什么不同,步进电动机有哪几种? 4(试以三相单三拍反应式步进电动机为例说明步进电动机的工作原理(为什么步进电动机有两种步距角, 5. 步进电动机常用于_________系统中作执行元件，以有利于简化控制系统。( ) A.高精度 B.高速度 C.开环 D.闭环 6. 步进电动机的角位移量或线位移量与输入脉冲数成_ _。 7. 步进电动机的输出特性是( ) A.输出电压与转速成正比 B.输出电压与转角成正比 C.转速与脉冲量成正比 D.转速与脉冲频率成正比、如何控制步进电动机输出的角位移、转速或线速度, 8 9、反应式步进电动机与永磁式及感应式步进电动机在作用原理方面有什么共同点和差异,步进电动机与同步电动机有什么共同点和差异, oo10、一台反应式步进电动机步距角为0.9/1.8，问(1)这是什么意思,(2)转子齿数是多少,

11(采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比( ) A(减小一半 B.相同 C.增大一半 D.增大一倍 12. 有一四相八极反应式步进电机，其技术数据中有步距角为1.8?/0.9?，则该电机转子齿数为( ) A.75 B.100 C.50 D.不能确定 13(一台三相反应式步进电动机，采用三相六拍运行方式，在脉冲频率f为400Hz时，其转速n为100r/min，试计算其转子齿数Z和步距角θ。若脉冲频率不变，采用三相三拍运行Rb 方式，其转速n和步距角θ又为多少, 1b1 14. 一台三相反应式步进电动机，其转子齿数Z为40，分配方式为三相六拍，脉冲频率fR 为600Hz，要求: (1)写出步进电动机顺时针和逆时针旋转时各相绕组的通电顺序; (2)求步进电动机的步距角θ; b (3)求步进电动机的转速n。 15. 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子绕组，测得步进电机的转速为100rpm，已知转子有24个齿。(5分) 求:(1)步进电机的步距角θ (2)脉冲电源的频率f 16(有一台三相反应式步进电机，按A—AB—B—BC—C—CA方式通电，转子齿数为80

基于单片机的步进电动机控制器的设计

第一部分培训软件简介 Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 第二部分培训项目实例 培训项目一：基于单片机的步进电动机控制器的设计 项目要求： 采用单片机对步进电机进行控制，包括正转、反转、加速、减速和停止，同时采用液晶显示屏显示步进电动机的运行情况。 培训目的： 1.掌握步进电机的工作原理；

第6章 三相异步电动机的继电接触控制 习题参考答案

第6章三相异步电动机的继电接触控制习题参考答案 6.1交流接触器有何用途，主要有哪几部分组成，各起什么作用？ 答：交流接触器主要用来频繁地远距离接通和切断主电路或大容量控制电路的控制电器。它主要由触点、电磁操作机构和灭弧装置等三部分组成。触点用来接通、切断电路；电磁操作机构用于当线圈通电，动铁心被吸下，使触点改变状态；灭弧装置用于主触点断开或闭合瞬间切断其产生的电弧，防止灼伤触头。 6.2简述热继电器的主要结构和动作原理。 答：热继电器主要由发热元件，双金属片和脱扣装置及常闭触头组成。当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯曲，因而脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开而使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路 6.3自动空气开关有何用途？当电路出现短路或过载时，它是如何动作的？ 答：自动空气开关是常用的一种低压保护电器，当电路发生短路、严重过载及电压过低等故障时能自动切断电路。开关的自由脱扣机构是一套连轩装置，有过流脱扣器和欠压脱扣器等，它们都是电磁铁。当主触点闭合后就被锁钩锁住。过流脱扣器在正常运行时其衔铁是释放着的，一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈流过大电流而产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起到了过流保护作用。欠压脱扣器的工作恰恰相反，当电路电压正常时，并在电路上的励磁线圈产生足够强的电磁力将衔铁吸住，使料杆同脱扣机构脱离，主触点得以闭合。若失压（电压严重下降或断电），其吸力减小或完全消失，衔铁就被释放而使主触点断开。 6.4 行程开关与按钮有何相同之处与不同之处？ 答：行程开关与按钮都有一组动断（常闭）静触点和一组动合（常开）静触点；行程开关是自动电器，依靠机械机构动作而改变触头状态，而按钮是手动电器，根据需要进行控制。 6.5在电动机主电路中既然装有熔断器，为什么还要装热继电器？它们各起什么作用？ 答：熔断器用以切断线路的过载和短路故障，当线路过载或短路时，由于大电流很快将熔断器熔断，起到保护电路上其他电器设备的作用。但因电动机主电路中选用的熔断器就不能起到过载保护作用，因电动机启动时启动电流较大，选用熔丝也大，当电动机过载时熔断器不会熔断，起不到过载保护作用。因此在电动机主电路中还要装热继电器。由于热惯性，热继电器又不能作短路保护。因为发生短路事故时，就要求电路立即断开，而热继电器是不能立即动作的。但是这个热惯性也是合乎要求的，在电动机启动或短时过载时，热继电器不会动作，这可避免电动机的不必要的停车。在电动机主电路中熔断器起短路保护用，而热继电器起过载保护作用。

步进电动机概念及其工作原理

步进电动机概念及其工作原理 步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置，是一种特殊的电动机。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入肘步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。步进电动机按其输出转矩的大小来分，可以分为快速步进电动机和功率步进电动机。快速步进电动机连续工作频率高而输出转矩较小，一般在N·cm级，可以作为控制小型精密机床的工作台(例线切割机床)也可以和液压转矩放大器组成电液脉冲马达去驱动数控机床的工作台，而功率步进电动机的输出转矩就比较大是N·m级的，可以直接去驱动机床的移动部件。步进电动机按其励磁相数，可以分为三相、四相、五相、六相甚至八相。一般来说随着相数的增加，在相同频率的情况下，每相导通电流的时间增加，各相平均电流会高些，仍而使电动机的转速—转矩特性会好些，步距角亦小。但是随着相数的增加，电动机的尺寸就增加，结构亦复杂，目前多用3～6相的步进电动机。由于步进电动机的转速随着输入脉冲频率变化而变化，调速范围很广，灵敏度高，输出转角能够控制，而且输出精度较高，又能实现同步控制，所以广泛地使用在开环系统中，也还可用在一般通用机床上，提高进给机构的自动化水平。步进电动机按其工作原理来分，主要

有磁电式和反应式两大类，这里只介绍常用的反应式步进电动机的工作原理，现用下图的步进电动机的简化图来加以说明。 在电动机定子上有A、B、C三对磁极，磁极上绕有线圈，分别称之为A相、B 相和C相，而转子则是一个带齿的铁心，这种步进电动机称之为三相步进电动机。如果在线圈中通以直流电，就会产生磁场，当A、B、C三个磁极的线圈依次轮流通电，则A、B、C三对磁极就依次轮流产生磁场吸引转子转动。首先有一相线圈(设为A相)通电，则转子1、3两齿被磁极A吸住，转子就停留在图5—5a的位置上。然后，A相断电，6相通电，则磁极A的磁场消失磁极B产生了磁场，磁极召的磁场把离它最近的2、4两齿吸引过去，停止在图b的位置上，这时转子逆时针转了30°。再接下去B相断电，C相通电。根据同样道理，转子又逆时针转了30°，停止在图c的位置上。若再A相通电，C相断开，那么转子再逆转30°，使磁极A的磁场把2、4两个齿吸住。定子各相轮流通电一次转子转过一个齿。这样按A→B→C→A→B→C→A→…次序轮流通电，步进电动机就一步一步地按逆时针方向旋转。通电线圈每转换一次，步进电动机旋转30°，我们把步进电动机每步转过的角度称之为步距角。如果把步进电动机通电线圈转换的次序倒过来换成A→C→B→A→C→B→…的顺序，则步进电动机将按顺时针方向旋转，所以要改变步进电动机的旋转方向可以在仸何一相通电时进行。 步进电动机

控制电机与特种电机课后答案第6章

控制电机与特种电机课后答案第 6 章 A. 高精度 B. 高速度 C. 开环 D. 闭环 6. 步进电动机的角位移量或线位移量与输入脉冲数成 输出特性是 ( ) A. 输出电压与转速成正比 B. 输出电压与转角成正比 C. 转速与脉冲量成正比 D. 转速与脉冲频率成正比 、如何控制步进电动机输出 的角位移、转速或线速度 , 8 9、反应式步进电动机与永磁式及感应式步进电动机在作用原理方面有什么共 同点和差异 , 步进电动机与同步电动机有什么共同点和差异 台反应式步进电动机步距角为 0.9/1.8 ，问 (1) 这是什么意思 ,(2) 转子 齿数是多少 , 思考题与习题 1(步进电动机是数字控制系统中的一种执行元件，其功用是将 变换为 相应的角位移或直线位移。 ( ) A( 直流电信号 B. 交流电信号 C. 计算机信号 D. 脉冲电信号 2. 在步进电机的步距角一定的情况下，步进电机的转速与 成正比。 3( 步进电动机与一般旋转电动机有什么不同 , 步进电动机有哪几种 ? 4( 试以三相单三拍反应式步进电动机为例说明步进电动机的工作原理 (为什么 步进电动机有两种步距角 , 5. 步进电动机常用于 系统中作执行元件，以有利于简化控制系统。 _ _。 7. 步进电动机的 oo10、

11(采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比( ) A(减小一半B.相同 C.增大一半 D.增大一倍 12. 有一四相八极反应式步进电机，其技术数据中有步距角为1.8?/0.9? ，则该电机转子齿数为( ) A.75 B.100 C.50 D. 不能确定 13(一台三相反应式步进电动机，采用三相六拍运行方式，在脉冲频率f 为 400Hz时，其转速n为100r/min ,试计算其转子齿数Z和步距角0。若脉冲频率不变，采用三相三拍运行Rb 方式，其转速n 和步距角0又为多少, 1b1 14. 一台三相反应式步进电动机，其转子齿数Z为40,分配方式为三相六拍, 脉冲频率fR 为600Hz,要求: (1) 写出步进电动机顺时针和逆时针旋转时各相绕组的通电顺序 (2) 求步进电动机的步距角0; b (3) 求步进电动机的转速n。 15. 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子绕组，测得步进电机的转速为100rpm,已知转子有24个齿。(5分) 求:(1) 步进电机的步距角0 (2) 脉冲电源的频率f 16(有一台二相反应式步进电机，按A—AB— B— BC—C— CA方式通电，转子齿 数为80

步进电动机控制系统设计

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： 时间：年月日 教师指导 内容记录 教师签名： 时间：年月日

步进电机控制系统设计.

毕业设计论文 论文题目：基于单片机的步进电机控制电路板设计 摘要 随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。 本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机；同时，用 4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。 系统由硬件设计和软件设计两部分组成。其中，硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动（集成达林顿ULN2003）模块、数码显示（SM420361K数码管）模块、测速模块（含霍尔片UGN3020）6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。软件采用在Keil软件环境下编辑

************* 第1章绪论 1.1 课题背景 当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。步进电机是最常见的一种控制电机，在各领域中得到广泛应用。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。 随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点，给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品（打印机、照相机、雕刻机）、工业控制（数控机床、工业机器人）、医疗器械等机电产品中。研究步进电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。控制核心采用C51芯片，它以其独特的低成本，小体积广受欢迎，当然其易编程也是不可多得的优点为此，本文设计了一个单片机控制步进电机的控制系统，可以实现对步进电机转动速度和转动方向的高效控制。 1.2 设计目的及系统功能 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。本系统采用AT89C51作为控制单元，通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。 1

步进电动机控制系统设计报告

单片机原理与应用课程设计说明书 题目：步进电动机控制系统设计 系部： 专业： 班级：2013级1班 学生姓名: 学号: 指导教师: 2013年 6 月22 日

目录 1.项目设计任务与要求 (1) 2．项目设计方案 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2器件选择方案 (1) 2.2.1 单片机的选择 (1) 2.2.2 AT80C51的主要性能 (1) 2.2.3 AT80C51引脚图 (2) 2.2.4 管脚作用： (2) 2.2.5 四相步进电动机工作原理 (3) 3 .硬件电路设计 (5) 3.1步进电动机介绍 (5) 3.2 步进电动机控制系统电路设计 (5) 3.3步进电动机驱动电路 (5) 3.4按键与指示电路 (6) 3.5晶振电路和复位电路 (8) 4.项目软件设计 (9) 5.项目仿真与调试 (12) 5.1程序的调试 (12) 5.2步进电动机控制系统仿真 (13) 5.2.1步进电动机正转仿真 (13) 5.2.2步进电动机反转仿真 (14) 5.2.3步进电动机停止仿真 (14) 6.结论 (15) 7.附录 (16) 参考文献 (18)

1.项目设计任务与要求 使用80C51单片机对四相步进电动机进行控制，使其能够顺时针或逆时针旋转。 1)电动机运行平稳，正反转控制自如； 2）根据要求改变运行圈数和运行速度； 3)写出详细的电路工作原理、参数计算； 4)画出仿真电路图； 5)仿真测试并记录结果。 2．项目设计方案 2.1设计思路 步进电动机驱动原理如下：单片机发出脉冲信号，控制步进电动机定子的各相绕组以适当的时序通、断电，使其作步进式旋转。四相步进电动机各相绕组的通电顺勋可以单四拍（A→B→C→D）、双四拍（AB→BC→CD→DA）和单双八拍（A→AB→B→BC →C→CD→D→DA）的方式进行。按上述顺序切换，步进电动机转子按顺时针方向旋转。若通电顺序相反，则电动机转子按逆时针方向旋转。 2.2器件选择方案 2.2.1 单片机的选择 本设计采用AT80C51单片机，80C51单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且其功耗低、体积小、价格便宜、耗电低、技术成熟和成本低等优点。许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外接影响小，可靠性高，控制能力强，运行速度快等特点。 2.2.2 AT80C51的主要性能 1．与STC89C52 单片机产品系列兼容； 2．片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器； 3.存储数据保存时间为10年； 4.宽工作电压范围：VCC可为2.7V到6V； 5.全静态工作：可从0Hz至16MHz ； 6.程序存储器具有3级加密保护； 7.128*8位内部RAM； 8.32条可编程I/O线； 9.两个16位定时器/计数器； 10.中断结构具有5个中断源和2个优先级； 11.可编程全双工串行通道；

文献综述-步进电动机的微机控制

文献综述 电气工程及其自动化 步进电动机的微机控制 前言：进电动机属于DC驱动的同步电动机，它是纯粹的数字控制电动机。它是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。近30年来，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展推动了步进电动机的发展，为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。 步进电动机系统是由步进电动机及其驱动控制电路构成的。近二十年来,电力电子技术、微电子技术和微处理器技术的飞速发展，极大地推动了步进电动机驱动控制技术的进步，并使之在不断完善中趋于成熟。步进电动机驱动控制技术的发展，在使得步进电动机系统获得更加广泛应用的同时，也使得步进电动机与其驱动电路装置日益成为不可分割的一个整体。步进电动机驱动电路的合理设计与改进，需要对步进电动机运行机理和具体结构设计的透彻了解与深入分析。同时，步进电动机系统的性能和运行品质在很大程度上取决于其驱动电路的结构与性能，同一台电动机配以不同类型的驱动电路，其性能会有较大差异。抛开驱动电路来谈步进电动机的性能是不完全的。 步进电动机主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表、和磁盘等等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备如打印机、绘图机等中亦有应用。 正文：国内外关于步进电动机的研究主要在它本身的性能提高，应用领域的不断拓广，电动机外形的改变和不同的更先进的控制方式。 1、步进电动机的发展历史与概要。 步进电动机的发展过程 步进电动机的机理是基于最基本的电磁铁作用、其原始模型起源于1830年至1860年间。1870午前后开始以控制为目的的尝试、应用于氮弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电动机。 此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电动机。不久又在缺乏交流电源的船舶和飞

步进电动机控制方法

<<技能大赛自动线的安装与调试>>项目二等奖 心得二 心得二：步进电机的控制方法 我带队参加《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目，我院选手和其他院校的三位选手组成了天津代表队，我院选手所在队获得了《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖，为天津市代表队争得了荣誉，也为我院争得了荣誉。以下是我这个作为教练参加大赛的心得二：步进电机的控制方法 《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目的主要内容包括如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。但其中最为重要的就是PLC方面的知识，而PLC中最重要就是组网和步进电机的位置控制。 一、 S7-200 PLC 的脉冲输出功能 1、概述 S7-200 有两个置PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。 当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电 机的速度和位置的开环控制。置PTO 功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。 为了简化用户应用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM，PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。 2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息 借助位控向导组态PTO 输出时，需要用户提供一些基本信息，逐项介绍如下： ⑴最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED） 图1是这2 个概念的示意图。 MAX_SPEED 是允许的操作速度的最大值，它应在电机力矩能力的范围。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。

第六章--控制电动机

第六章控制电动机 6.1、有一台交流伺服电动机，若加上额定电压，电源频率为50Hz，极对数p=1，试问它 的理想空载转速是多少？ 解：n0=60*f/p=60*50/1=3000r/min 6.2、何谓“自转”现象？交流伺服电动机是怎样克服这一现象，使其当控制信号消失时能 迅速停止？ 答：自转是伺服电动机转动时控制电压取消，转子利用剩磁电压单相供电，转子继续转动。 克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大，使电动机在失去控制信号，即成单相运行时，正转矩或负转矩的最大值均出现在S m>1的地方。当速度n为正时，电磁转矩T为负，当n为负时，T为正，即去掉控制电压后，单相供电时的电磁转矩的方向总是与转子转向相反，所以是一个制动转矩。由于制动转矩的存在，可使转子迅速停止转动，不会存在自转现象。 6.3、有一台直流伺服电动机，电枢控制电压和励磁电压均保持不变，当负载增加时，电动 机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化？ 答：当负载增加时，电磁转矩增大；由n=U c/(K eΦ)-RT/(K e K tΦ2)可知，负载增大后，转速变慢。根据T= K tΦI a可知，控制电流增大。 6.4、有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压U c=110V时，电枢电流I a1=0.05A，转速 n1=3000r/min；加负载后，电枢电流I a2=1A，转速n2=1500r/min。试作出其机械特性n=f(T)。 解：由电动机电压平衡方程式得： U c=E+I a R a=K eΦn+ I a R a

所以110=K e Φ×3000+0.05R a 110=K e Φ×1500+1×R a 解得：K e Φ=0.0357；R a =56.41Ω 所以T 1=K t ΦI a1=9.55 K e ΦI a1=9.55×0.0357×0.05=0.017N ·m T 2=K t ΦI a2=9.55 K e ΦI a2=9.55×0.0357×1=0.341N ·m 由（n=n 1=3000r/min ，T 1=0.017 N ·m ）和（n=n 2=1500r/min ，T 2=0.341 N ·m ）两点在n-T 特性表达式为 6.5、若直流伺服电动机的励磁电压一定，当电枢控制电压U c =100V 时，理想空载转速 n 0=3000r/min ；当U c =50V 时，n 0等于多少？ 解：根据直流伺服电动机的机械特性公式可知n 0=U c /( K e Φ)，所以理想空载转速与电枢控 制电压成正比。所以当U c =50V 时，理想空载转速n 0等于1500r/min 。 6.6、为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构？ 答：直流力矩电动机的电磁转矩为T=BI a NlD/2，在电枢体积相同的条件下，D 增大时，铁 心长度l 就应减小；其次，在相同电流I a 以及相同用铜量的条件下，电枢绕组的导线 3000 1500 0.017N ·m (0.05A) 0.341N ·m (1A)

步进电机闭环控制系统

步进电机闭环控制系统

几种典型的步进电机闭环控制系统 哈尔滨工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。【叙词】步进电机闭环系统／高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

c．闭环控制下，效率一转矩曲线提高。 d．采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制，步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f．闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出： 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g．应用闭环驱动，效率可增到7.8倍，输出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此，在可靠性要求很高的位置控制系统中，闭环控制的步进电动机将获得广泛应用。3编码器形式的步进电动机阕环控制系统步进电机的闭环控制最早是采用编码器的形式，图1是其原理示意图。初始状态，系统受一相或几相激磁而静止。开始工作后，先把目标位置送入减法计数器；然后，“起动”脉冲信号加到