應(yīng)用微機(jī)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制
金孚安（陜西機(jī)械學(xué)院）
o引 言
應(yīng)用微機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度的優(yōu)點(diǎn)是靈活方便、可靠性高以及造價(jià)低。本文就步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的變速過程和變速原理提出新的看法，以便更好地設(shè)計(jì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制程序。
1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度控制原理
所謂步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制就是控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)作時(shí)間，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按照給定的速度規(guī)律進(jìn)行工作。
首先考慮步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勻加速過程。若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在初始時(shí)刻to=0的速度為零，現(xiàn)在要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按勻加速度（a>0）加速，終止速度是y，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制曲線如圖中的曲線i（虛線）所示。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)時(shí)間是離散的，它的工作過程是走一步停一下的循環(huán)過程。直線1只是理想的速度曲線，而決不是實(shí)際的速度曲線。
在to時(shí)刻進(jìn)給脈沖mo，步進(jìn)電機(jī)走一步，其位移為l步，間隔ti秒的，在時(shí)刻進(jìn)給脈沖mi，容易看出步進(jìn)在時(shí)間區(qū)間的平均速度是
平均速度曲線如圖la的直線段aibi所示。連結(jié)0，bi兩點(diǎn)，為了使直線obi和理想速度曲線i重合，別ti規(guī)滿足
(a)曲線i：理想加速曲線，曲線ⅱ：終止速度在v2和v3之間的加速原理曲線obibzb
(b)與曲線i相應(yīng)的位移一時(shí)間曲線
(c)與曲線i相應(yīng)的進(jìn)給脈沖序列
若l為相鄰兩個(gè)進(jìn)給脈沖mf_j，mf的時(shí)間間隔（單位：s），vi為步進(jìn)電機(jī)在時(shí)間間隔( t/-/，ff)的平均速度（單位：步／秒），則
其相應(yīng)的平均速度曲線分別是直線段和ai+ibi+i，連接bi、bi+i兩點(diǎn)，直線bibi+i和理想曲線i重合，則t須滿足
若約定vo=o時(shí)，把它代入(4)式確定ti，仍有(2)式所給出的結(jié)果。
這里再次強(qiáng)調(diào)指出，y是步進(jìn)電機(jī)在時(shí)間間隔t.內(nèi)的平均速度，(3)式是一個(gè)精確的解析表達(dá)式；≠?zèng)Q不是進(jìn)給一步后的末速度。步進(jìn)電機(jī)在f，時(shí)刻的末進(jìn)速度vi是實(shí)際位移曲線（如圖lb曲線ⅲ所示）在ti時(shí)刻的切線的斜率，實(shí)際末速度vi很難用解析式表示。用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律無法解釋曲線i是實(shí)際速度曲線，也無法解釋它在ti時(shí)刻的速度值等于≠i。
從上面的分析可以看出步進(jìn)電機(jī)的速度控制實(shí)際上是按分級(jí)調(diào)速方式進(jìn)行的。一般情況下，終止速度往往不是圖l口上的圓弧點(diǎn)。那么用公式(4)無法確定，因此最后一個(gè)脈沖時(shí)間間隔l應(yīng)取
當(dāng)不等式的右端為嚴(yán)格不等式時(shí)，此時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在t內(nèi)的平均速度曲線是不和理想速度曲線i重合，它位于曲線i的下方。步時(shí)電動(dòng)機(jī)的最后一級(jí)的加速度a
當(dāng)不等式(5)的右端的等號(hào)成立時(shí)。就是理想速度曲線上的一個(gè)點(diǎn)。文中稱連接線。為加速原理曲線。
最后一個(gè)進(jìn)給脈沖的時(shí)間間隔�？梢杂梢阎牡V。求出，利用(4)式可以反過來確定t。
若加速原理曲線和理想速度曲線重合，則按(6)式遞推m步有
若加速原理曲線和理想速度曲線不重合，則有
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