機電控制工程

機電控制工程步進電機控制實驗1步進電機基礎2步進電機控制步進電機基礎步進電機將電脈沖信號變換成相應的角位移或者直線位移的機電執(zhí)行元件。步進電機的位移量與輸入脈沖嚴格成比例，不會引起誤差積累。轉速取決于脈沖信號的頻率，總位移量取決于總的脈沖信號數(shù)，轉向取決于繞組通電順序。應用優(yōu)點：簡化系統(tǒng)，工作可靠，不需要位移傳感器就可以達到較精確的

定位，獲得較高的控制精度。缺點：功率小，輸出力矩小。步進電機基礎SB接通，SA、SC、SD斷開，磁極B和轉子0、3對齊，其他產生錯齒；SC接通，SB、SA、SD斷開，磁極C和轉子1、4對齊，其他產生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相輪流供電，轉子就會沿著A、B、C、D轉動。步進電機基礎基本概念步距輸入一個電脈沖時，轉子轉過的角度。齒距各相繞組輪流通電一次，轉子就轉過一個齒距?！皢巍泵看吻袚Q前后只有一相繞組通電?！半p”每次切換前后有兩相繞組通電?！芭摹睆囊环N通電狀態(tài)換到另一種通電狀態(tài)叫做一“拍”。舉例說明（三相步進電機）單相輪流（三相單三拍）A—B—C—A雙相輪流（三相雙三拍）AB—BC—CA—AB單雙相輪流（三相單雙六拍）A—AB—B—BC—C—CA—A單相輪流方式下，每次只有一相控制繞組通電吸引轉子，容易使轉子在平衡位置附近產生振蕩，運行穩(wěn)定性較差。另外，在切換時一相繞組斷電而另一相控制繞組開始通電，容易造成失步。步進電機基礎基本運算相數(shù)：m狀態(tài)系數(shù)：K(單三拍、雙三拍時，K=1；單雙六拍時，K=2)電脈沖頻率：f(Hz)轉子齒數(shù)：Z增大轉子齒數(shù)Z、定子相數(shù)m或者運行拍數(shù)K，可以減小步距角，提高控制精度。24BYJ48A

電機旋轉一周需要多少個脈沖？360/5.625×64=64×64=4096步進電機基礎a.四相四拍b.四相雙四拍c.四相八拍a.四相四拍A->B->C->Db.四相雙四拍AB->BC->CD->DAc.四相八拍A->AB->B->BC->C->CD->D->DA步進電機基礎實驗中用到的步進電機：四相1步進電機基礎2步進電機控制步進電機控制

采用AVR單片機作為主控單元，L298作為驅動芯片?？刂瓶驁D如下：轉過的角度：脈沖個數(shù)轉速：頻率轉向：繞組通電順序引腳PB1、PB3、PB2、PB4分別控制步進電機的A、B、C、D四相。步進電機驅動電路定時中斷輸出時間序列重載定時寄存器步數(shù)+1停止計數(shù)器設定步數(shù)到YN初始化IO開始初始化定時器初始化AD采集AD開中斷顯示AD計算定時器初值外部中斷1改變方向為反外部中斷0改變方向為正步進電機流程圖1、四相四拍：A->B->C->D->A2、四相雙四拍：AB->BC->CD->DA->AB3、四相八拍：A->AB->B->BC->C->CD->D->DA->A控制拍子順序倒置即讓電機反轉！根據(jù)控制算法產生時序脈沖步進電機控制環(huán)形分配器的實現(xiàn)采用軟件方式：四相八拍環(huán)形分配器數(shù)值表如下，在單片機程序中延時一段時間后按順序輪轉輸出以下值以使其正轉或反轉。引腳PB1：A相PB3：B相PB2：C相PB4：D相(PORTB=0B00000010)(PORTB=0B00001000)(PORTB=0B00000100)(PORTB=0B00010000)(PORTB=0B00001010)(PORTB=0B00001100)(PORTB=0B00010100)(PORTB=0B00010010)引腳PB1：A相PB3：B相PB2：C相PB4：D相脈沖的產生定義8個宏#defineA()#defineB()#defineC()#defineD()

#defineAB()#defineBC()#defineCD()#defineDA()

if(step==0)A();elseif(step==1)AB();elseif(step==2)B();elseif(step==3)BC();elseif(step==4)C();elseif(step==5)CD();elseif(step==6)D();elseif(step==7)DA();step++;if(step==8)step=0;

四相八拍環(huán)形分配器程序if(step_choice==EIGHTBEATS)//四相八拍

{if(dir_flag==FORWARD)//正轉{if(step==0)A();elseif(step==1)AB();elseif(step==2)B();elseif(step==3)BC();elseif(step==4)C();elseif(step==5)CD();elseif(step==6)D();elseif(step==7)DA();}elseif(dir_flag==BACKWARD)//反轉

{…}step++;if(step==8)step=0;}四相八拍環(huán)形分配器程序速度控制

實際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖的頻率。系統(tǒng)可以用兩種方法確定脈沖的頻率：軟件延時：通過調用延時子程序的方法實現(xiàn)的，它占用CPU時間。#include“delay.h”定時器：通過設置定時時間常數(shù)的方法來實現(xiàn)。目標速度n=1r/min中斷頻率X=1/60*4096=68Hz步進電機速度控制以定時器0為例 TCCR0：定時器控制寄存器定時器原理以定時器0為例 TCNT0：定時器寄存器（計數(shù)）定時器0溢出中斷：//interrupt[TIM0_OVF]voidtimer0_ovf_isr(void)目的：定時器計滿后再改變脈沖狀態(tài)，就達到了分頻的目的定時器原理//TIMER0initialize-prescale:1024//desiredvalue:50Hz//actualvalue:50.232Hz(0.5%)voidtimer0_init(void){TCCR0=0x00;//stopTCNT0=0x29;//setcountTCCR0=0x05;//starttimer}#pragmainterrupt_handlertimer0_ovf_isr:iv_TIM0_OVFvoidtimer0_ovf_isr(void){

TCNT0=0x29;//reloadcountervalue//添加步進電機核心代碼}1）11.059M/1024=10799.82）10799.8/50=215.996=0xD73）0xFF+1–0xD7=0x294）TCNT0=0x29定時器實現(xiàn)定時器實現(xiàn)T0溢出中斷T0重裝載初值是四相八拍？是否正轉？拍數(shù)+1，到8清零脈沖數(shù)+1，到4096清零環(huán)形分配器分配正轉脈沖環(huán)形分配器分配反轉脈沖結束YYYN演示通過電位計控制電機轉速，按鍵控制轉向，并在數(shù)碼管上穩(wěn)定的顯示當前轉速擴展作業(yè)文檔背景知識任務分工單片機資源設置程序流程圖源代碼（兩套程序、附錄）實驗現(xiàn)象（照片）調試過程學習心得作業(yè)要求作業(yè)擴展內容按鍵切換電機正反轉電機通電方式四相四拍四相雙四拍四相八拍電機運行方式轉速隨旋鈕變化（速度控制）電機勻速轉動（位置控制）LED顯示內容電機通電方式轉向轉速數(shù)碼管顯示內容電機轉速AD值指針相對初始位置AD輸入速度值目標位置作業(yè)擴展內容序號12345678910111213141516通電方式四相四拍●●●●●四相雙四拍●●●●●●四相八拍●●●●●運行方式速度控制AD速度值●●●●●●●●

位置控制AD目標位置●●●●●●●●LED通電方式●●●●●●●●速度快慢●●●●●