步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制

1、第4章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制 2022/9/191Tianjin University of Technology本章主要內(nèi)容安排如下： 矩角特性及動(dòng)態(tài)特性 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制電路 典型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件和軟件 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理2022/9/192Tianjin University of Technology 概念 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。2022/9/193Tianjin

2、University of Technology優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、工作可靠，能將數(shù)字的電脈沖輸入直接轉(zhuǎn)換為模擬的輸出軸運(yùn)動(dòng)。具有較強(qiáng)的非線性，高性能的閉環(huán)控制比較困難。2022/9/194Tianjin University of Technology41 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 根據(jù)工作原理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以分為 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)2022/9/195Tianjin University of Technology411 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 定子和轉(zhuǎn)子均由硅鋼片鐵芯組成,定子上有若干對(duì)磁極，磁極上有控制繞組。在轉(zhuǎn)子的圓柱面上有均勻分布的小齒。依靠定子與

3、轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁場(chǎng)吸力的作用，產(chǎn)生電磁矩，使轉(zhuǎn)子向氣隙磁阻減小的位置方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖4-1 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 2022/9/196Tianjin University of Technology首先有一相線圈(設(shè)為A相)通電，則轉(zhuǎn)子1、3兩齒被磁極A吸住，轉(zhuǎn)子就停留在圖a的位置上;然后，A相斷電，B相通電，則磁極A的磁場(chǎng)消失磁極B產(chǎn)生了磁場(chǎng)，磁極B的磁場(chǎng)把離它最近的2、4兩齒吸引過(guò)去，停止在圖b的位置上，這時(shí)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30;再接下去B相斷電，C相通電。根據(jù)同樣道理，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30，停止在圖c的位置上。2022/9/197Tianjin University of Technology優(yōu)

4、點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)頻率較高，步距角一般為1.5-15。 缺點(diǎn) 消耗功率較大，斷電時(shí)無(wú)定位轉(zhuǎn)矩。2022/9/198Tianjin University of Technology412 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子極上有兩相或多相控制繞組，轉(zhuǎn)子為一對(duì)或多對(duì)極的星形永久磁鋼。轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子每相的極數(shù)相同。一個(gè)典型的四相永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理如圖4-3所示。 圖4-3 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 2022/9/199Tianjin University of Technology優(yōu)點(diǎn) 由于轉(zhuǎn)子為永久磁鋼，永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，消耗功率較?。?缺點(diǎn) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角較大(一般

5、為7.5-18)，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較低，并需要正、負(fù)脈沖供電。2022/9/1910Tianjin University of Technology413 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類(lèi)似，而轉(zhuǎn)子由環(huán)形磁鋼且兩端罩上兩段帽式鐵芯組成。這兩段轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周上有均布的齒槽，二者的裝配位置從軸向看上去錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒距。 圖4-4 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 2022/9/1911Tianjin University of Technology 圖4-5所表示的磁路，磁通沿著如下路徑：由永久磁鐵的N極進(jìn)入A段轉(zhuǎn)子，然后由極1和5離開(kāi)(極l和5由Il磁化，這時(shí)磁路的磁阻為最小)

6、，經(jīng)過(guò)定子機(jī)殼，再由定子極3和7進(jìn)入B段轉(zhuǎn)子(注意，I1磁化極3和7，磁通進(jìn)人B段轉(zhuǎn)子的磁阻為最小)，從而在永久磁鐵的S端完成閉路。 圖4-5 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)磁路 2022/9/1912Tianjin University of Technology優(yōu)點(diǎn) 步距角可做得較小(一般為0.9-3.6)，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高，消耗功率較小，斷電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，兼有反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn) 需要正、負(fù)脈沖供電，制造工藝較復(fù)雜。2022/9/1913Tianjin University of Technology三種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的比較永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)頻率較高，步

7、距角一般1.5 15。但是，消耗功率較大，斷電時(shí)無(wú)定位轉(zhuǎn)矩。 斷電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，消耗功率較小。但是，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角較大(一般為7.5 18)，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較低，并需要正、負(fù)脈沖供電。 步距角可做得較小 (一般為0.9 3.6)，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高，消耗功率較小，斷電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，兼有反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，但需要正、負(fù)脈沖供電，制造工藝較復(fù)雜。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)2022/9/1914Tianjin University of Technology42 特性及主要技術(shù)指標(biāo) 步距角和轉(zhuǎn)速 單脈沖運(yùn)行特性 連續(xù)脈沖運(yùn)行特性 靜態(tài)運(yùn)行特性2022/9/1915Tianjin University

8、of Technology421 靜態(tài)運(yùn)行特性 靜態(tài)運(yùn)行特性主要指矩角特性。矩角特性是在不改變控制繞組通電狀態(tài)的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線。 圖4-6 矩角特性2022/9/1916Tianjin University of Technology 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由于磁路磁阻(從而磁鏈)隨轉(zhuǎn)子位置變化而產(chǎn)生的。 （4-1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 2022/9/1917Tianjin University of Technology422 步距角和轉(zhuǎn)速 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式單拍制：在同一瞬間只有一相繞組通電。 雙拍制：雙相繞組依次順序通電。單雙拍制：?jiǎn)?、雙拍相間依次順序通電。 20

9、22/9/1918Tianjin University of Technology三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)這三種通電方式的矩角特性 (a)三相單三拍 (b)三相雙三拍 (c)三相六拍 2022/9/1919Tianjin University of Technology 式中， Pr為轉(zhuǎn)子齒距 ，Zr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)， m為控制繞組相數(shù) ，c為通電方式系數(shù)，單拍或雙拍時(shí)取1，單、雙拍交替時(shí)取2。 （4-2）轉(zhuǎn)速 （4-3）步距角:把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每步轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱之為步距角。2022/9/1920Tianjin University of Technology423 單脈沖運(yùn)行特性 當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸入單脈沖時(shí)，

10、電動(dòng)機(jī)從一種通電狀態(tài)切換到另一種通電狀態(tài)不引起失步的區(qū)域，稱為動(dòng)穩(wěn)定區(qū)，如圖4-8所示。 圖4-8 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定區(qū) 2022/9/1921Tianjin University of Technology裕量角：動(dòng)穩(wěn)定區(qū)的邊界a點(diǎn)到初始穩(wěn)定平衡位置Oo點(diǎn)的區(qū)域r 自由振蕩頻率 （4-4）（4-5）（4-6）最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩：又稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩式中：J-電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2022/9/1922Tianjin University of Technology424 連續(xù)脈沖運(yùn)行特性 連續(xù)運(yùn)行頻率 在負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的條件下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不失步啟動(dòng)的最高脈沖頻率。 啟動(dòng)后，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不失步運(yùn)行的最高

11、輸入脈沖頻率。 啟動(dòng)頻率2022/9/1923Tianjin University of Technology 圖4-9表示了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)停止和連續(xù)運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性。圖中陰影區(qū)是單向變速區(qū)域。連續(xù)運(yùn)行和啟動(dòng)停止轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線之間的差值是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量引起的轉(zhuǎn)矩?fù)p失。圖4-9 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性 2022/9/1924Tianjin University of Technology43 驅(qū)動(dòng)電路 對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的要求：能夠提供快速上升和快速下降的電流，使電流波 形盡量接近矩形 ；具有供截止期間釋放電流的回路，以降低相繞組 兩端的反電動(dòng)勢(shì)，加快電流衰減 ；功耗低，效率高 ；具有

12、細(xì)分功能。2022/9/1925Tianjin University of Technology431 單極性驅(qū)動(dòng)電路 限流電阻R的作用：減小相繞組的電氣時(shí)間常數(shù)。 續(xù)流二極管VD和電阻Rf的作用是，在開(kāi)關(guān)晶體管關(guān)斷時(shí)，為相繞組電流提供一條續(xù)流回路，沿圖中虛線流動(dòng)，把相繞組電感中儲(chǔ)存的磁能消耗在R和Rf上，讓相電流盡快衰減至零。 圖4-10 單極性驅(qū)動(dòng)電路2022/9/1926Tianjin University of Technology432 雙極性驅(qū)動(dòng)電路 工作時(shí)，VTlVT4成對(duì)開(kāi)關(guān)，即VT1，VT4同時(shí)導(dǎo)通或截止，VT2，VT3同時(shí)導(dǎo)通或截止。當(dāng)VT1，VT4導(dǎo)通時(shí)，VT2，VT3則

13、截止，電流從a流向b；反之，VT1，VT4截止時(shí)，VT2，VT3導(dǎo)通，電流從b流向a。VTlVT4全部截止時(shí)，則無(wú)電流通過(guò)相繞組。 圖4-11 橋式雙極性驅(qū)動(dòng)電路 2022/9/1927Tianjin University of Technology 433 高低壓驅(qū)動(dòng)電路 圖4-12 高低壓驅(qū)動(dòng)電路 2022/9/1928Tianjin University of Technology該電路的工作過(guò)程如下： 當(dāng)輸入脈沖剛轉(zhuǎn)為高電位時(shí)，晶體管VT1，VT2均導(dǎo)通，電流沿圖4-12(a)所示的回路流動(dòng)，高壓電源UH和低壓電源UL全部加在相繞組上，因此相電流迅速上升; 經(jīng)過(guò)一段很短的時(shí)間，VT2截

14、止，電流沿圖4-12(b)所示路徑流動(dòng)，電流僅由UL提供。 若選擇合適的UL值，使UL/r等于額定相電流(r為相繞組內(nèi)阻)，并維持相繞組電流，那么當(dāng)輸入脈沖為零時(shí)，VT1也截止，則相電流沿圖4-12(c)所示路徑續(xù)流。由于回路中包含UH，故電流衰減速度很快。2022/9/1929Tianjin University of Technology434 斬波驅(qū)動(dòng)電路 圖4-13 斬波驅(qū)動(dòng)電路 在斬波驅(qū)動(dòng)電路中，晶體管VT1受脈沖分配器產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)控制，VT2則根據(jù)相繞組中的電流開(kāi)或關(guān)，以維持相繞組中的電流大小。2022/9/1930Tianjin University of Technology

15、 435 細(xì)分(微步)驅(qū)動(dòng)電路 細(xì)分驅(qū)動(dòng)亦稱微步驅(qū)動(dòng)。細(xì)分電路是建立在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組理想對(duì)稱和矩角特性嚴(yán)格正弦的基礎(chǔ)上的。它通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)各相繞組中電流的大小和比例，使步距角減小到原來(lái)的幾分之一至幾十分之一。實(shí)際上，加工誤差致使細(xì)分后的步距角精度并不高。但是，細(xì)分驅(qū)動(dòng)能極大地改善步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，提高勻速性，減弱甚至消除振蕩。 2022/9/1931Tianjin University of Technology細(xì)分驅(qū)動(dòng)原理 實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動(dòng)，就是要在每一個(gè)步距角s之內(nèi)產(chǎn)生若干個(gè)合力矩為零的平衡點(diǎn)。細(xì)分驅(qū)動(dòng)可以通過(guò)改變相電流的大小和通電相數(shù)、相序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 細(xì)分?jǐn)?shù)可以定義為電動(dòng)機(jī)以細(xì)分步

16、距角運(yùn)行一個(gè)狀態(tài)周期所需要的步數(shù)，因此它與電動(dòng)機(jī)的相數(shù)有關(guān)。 2022/9/1932Tianjin University of Technology 三、四、五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與兩相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的微步運(yùn)行原理是一致的。下面，以三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，說(shuō)明其具體實(shí)現(xiàn)原理。兩相雙極性和四相單極性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相單極性步進(jìn)電動(dòng)機(jī) N : 細(xì)分?jǐn)?shù)；s : 步距角；c : 細(xì)分步距角； 2022/9/1933Tianjin University of Technology三相的Tem曲線可分別表示如下： 若采用相鄰兩相同時(shí)通電來(lái)產(chǎn)生所需的細(xì)分位置矩角特性Tem曲線，并假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零，則平衡位置處于0 s間，

17、且下式成立：（4-7）（4-8）2022/9/1934Tianjin University of Technology可得兩相電流的比值:假設(shè)1相和2相的相電流為 :2022/9/1935Tianjin University of Technology 那么，合成的矩角特性可表示為 則 同理，可以推出s2s，2s3s之間的各相電流的計(jì)算公式。 （4-9）（4-10）（4-11）2022/9/1936Tianjin University of Technology 細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路 根據(jù)上面的推導(dǎo)結(jié)果，可以得出每一個(gè)細(xì)分位置與各相電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如N4，則可用表4-1。 表4-1 位置與各相電流對(duì)應(yīng)

18、關(guān)系(N4) 2022/9/1937Tianjin University of Technology 根據(jù)表中的電流數(shù)值，可以畫(huà)出細(xì)分后三相繞組電流變化波形，如圖4-14所示。 圖4-14 三相繞組細(xì)分電流變化波形 2022/9/1938Tianjin University of Technology 細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路原理如圖4-15所示。其中EPROM中儲(chǔ)存的就是表4-1中對(duì)應(yīng)的各相電流值。EPROM的地址由可逆計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。EPROM輸出相應(yīng)的相電流數(shù)據(jù)，經(jīng)DA轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓，該電壓控制恒流電路，使相繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的電流。這樣，便可以控制各相電流的大小，實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動(dòng)。 圖4-15 細(xì)分驅(qū)動(dòng)

19、電路原理圖2022/9/1939Tianjin University of Technology436 各種驅(qū)動(dòng)電路的性能比較 表4-2 各種驅(qū)動(dòng)電路性能比較 2022/9/1940Tianjin University of Technology44脈沖分配器 脈沖分配器是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是把輸入脈沖按一定的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換為合適的脈沖序列，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路加到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相繞組上，使電動(dòng)機(jī)按一定的方式工作。脈沖分配器可以由邏輯電路硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)邏輯代數(shù)運(yùn)算由軟件實(shí)現(xiàn)。2022/9/1941Tianjin University of Technology441

20、硬件脈沖分配器 三相六拍脈沖分配器 圖4-16三相六拍脈沖分配器電路 2022/9/1942Tianjin University of Technology反轉(zhuǎn) （4-12）（4-13）正轉(zhuǎn) 2022/9/1943Tianjin University of Technology表4-3 三相雙三拍脈沖分配器真值表 由真值表可知：正轉(zhuǎn)時(shí)，相電流依次接通順序?yàn)镃-CA-A-AB-B-BC-C；反轉(zhuǎn)時(shí)，依次接通順序?yàn)镃-CB-B-BA-A-AC-C。這正是三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相雙三拍通電方式所需要的脈沖序列。 2022/9/1944Tianjin University of Technology四相脈沖

21、分配器圖4-l7 四相脈沖分配器的電路 2022/9/1945Tianjin University of Technology 表4-4 四相脈沖分配器真值表 由真值表4-4可知，正轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖分配器輸出脈沖序列依次為Y4Y2Y3Y1Y4；而反轉(zhuǎn)時(shí)，依次為Y3Y2Y4YlY3。這就是我們所要求的四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相電流脈沖序列。2022/9/1946Tianjin University of Technology442 軟件脈沖分配器 下面，以控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，說(shuō)明軟件脈沖分配器的編程原理。 三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以采用三相單三拍、三相雙三拍及單雙拍(六拍)等三種通電方式。圖4-18表示了六拍通電方

22、式、三相脈沖序列為AABBBCCCAA的波形圖。 圖4-18 三相脈沖分配器的脈沖序列波形圖 由圖4-18可以看出：在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，A，B，C三相脈沖電平分別是110001，011100以及0001l1。 2022/9/1947Tianjin University of Technology MCS-96系列單片機(jī)8098單片機(jī)的三個(gè)高速輸出口HSO0，HSO1，HSO2，用來(lái)輸出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的A，B，C三相脈沖。對(duì)照脈沖序列波形圖4-22，HSO0，HSO1，HSO2應(yīng)輸出相應(yīng)的高電平和低電平。正轉(zhuǎn)時(shí)，三相電流脈沖電平變化順序?yàn)閘00110010011001l01；反轉(zhuǎn)時(shí)，順序?yàn)?01011

23、010110100101。為了完成軟件脈沖分配器，需利用定時(shí)器T1及相互依存的命令寄存器HSO_COMMAND(8位)和時(shí)間寄存器HSO_TIME(16位)。命令寄存器HSO_COMMAND決定觸發(fā)事件，時(shí)間寄存器HSO_TIME決定事件觸發(fā)時(shí)間。HSO_COMMAND的命令格式如下(其中的通道約定由表4-5列出)： 2022/9/1948Tianjin University of Technology表4-5 HS0通道號(hào)約定表T0，D1，J0 例如，下列語(yǔ)句： HSO_COMMAND00H HSO_TIMETIME1十0020H第一語(yǔ)句等號(hào)右邊的00H表示十六進(jìn)制00一個(gè)表示“T0，DO以

24、及I0”，后一個(gè)0表示“觸發(fā)HSO0”，這里，D0規(guī)定通道電位為低電平。第二語(yǔ)句表示在以定時(shí)器T1為基準(zhǔn)的條件下，經(jīng)過(guò)0020H時(shí)間延時(shí)(2162s64s)，觸發(fā)事件發(fā)生。這兩個(gè)語(yǔ)句連起來(lái)的意思，就是“將HSO0口置為低電平”。 2022/9/1949Tianjin University of Technology45 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)由速度環(huán)和位置環(huán)雙環(huán)路組成，其原理方框圖如圖4-19所示。 圖4-19 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制原理圖2022/9/1950Tianjin University of Technology451 變速控制原理 圖(a)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參考脈沖

25、生成原理。它由速度寄存器v和位置寄存器P組成，時(shí)鐘脈沖每出現(xiàn)一次，v寄存器中的內(nèi)容向p寄存器中累加一次。當(dāng)p寄存器溢出時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)溢出脈沖作為參考脈沖控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)前進(jìn)一個(gè)步距角。v寄存器中的內(nèi)容由速度控制器的輸出值決定。如果v寄存器中內(nèi)容不改變，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生等速運(yùn)動(dòng)。(a)參考脈沖生成2022/9/1951Tianjin University of Technology(b)速度曲線 經(jīng)過(guò)采樣后，連續(xù)變化的速度曲線被量化為階梯型折線，如圖(b)所示。圖中，t為采樣周期(一般比時(shí)鐘頻率低)。如果采樣周期足夠高，則階梯型折線逼近連續(xù)變化的曲線。 2022/9/1952Tianjin Uni

26、versity of Technology452 受控對(duì)象傳遞函數(shù) 脈沖控制的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有時(shí)間延遲和振動(dòng)特性。傳動(dòng)裝置采用同步齒形帶時(shí)是一種具有彈性的傳動(dòng)，它與受控機(jī)械相結(jié)合組成彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)。對(duì)于這樣一個(gè)脈沖控制的受控對(duì)象，通常可以把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受控對(duì)象等價(jià)為慣性環(huán)節(jié)與振蕩環(huán)節(jié)的串聯(lián)，并且采用實(shí)驗(yàn)方法辨識(shí)出其等價(jià)的數(shù)學(xué)模型。 下面，考慮一個(gè)衛(wèi)星電視接收天線穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)，如圖4-21所示。 2022/9/1953Tianjin University of Technology圖4-21 衛(wèi)星電視天線穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng) 2022/9/1954Tianjin University of Technology 圖4-22 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受控對(duì)象頻率特性 (a)對(duì)數(shù)幅頻特性；(b)對(duì)數(shù)相頻特性 2022/9/1955Tianjin University of Technology 對(duì)數(shù)相頻特性可以分解為兩條曲線：一條為點(diǎn)劃線，另一條為雙點(diǎn)劃線，如圖4-22(b)所示。點(diǎn)劃線是相應(yīng)于二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性，雙點(diǎn)劃線相應(yīng)于一階慣性環(huán)節(jié)的相頻特性。因此，受控對(duì)象