步進電機控制系統(tǒng)外文翻譯文獻

步進電機控制系統(tǒng)外文翻譯文獻步進電機控制系統(tǒng)外文翻譯文獻步進電機控制系統(tǒng)外文翻譯文獻(文檔含中英文對照即英文原文和中文翻譯)譯文：步進電機運動控制系統(tǒng)設計論文關鍵詞：步進電機單片機調(diào)速系統(tǒng)論文摘要：步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。步進電機的調(diào)速一般是改變輸入步進電機的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進電機的調(diào)速，因為步進電機每給一個脈沖就轉動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進電機的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進角來改變電機的轉速，從而實現(xiàn)步進電機的調(diào)速。在本設計方案中采用AT89C51型單片機內(nèi)部的定時器改變CP脈沖的頻率從而實現(xiàn)對步進電機的轉速進行控制，實現(xiàn)電機調(diào)速與正反轉的功能。

前言步進電機最早是在1920年由英國人所開發(fā)。1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在步進電機上，這對于數(shù)字化的控制變得更為容易。以后經(jīng)過不斷改良，使得今日步進電機已廣泛運用在需要高定位精度、高分解性能、高響應性、信賴性等靈活控制性高的機械系統(tǒng)中。在生產(chǎn)過程中要求自動化、省人力、效率高的機器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進電機的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合步進電機用得最多。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一,廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有應用。步進電機是將電脈沖信號變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進電機可以直接用數(shù)字信號驅動，使用非常方便。一般電動機都是連續(xù)轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態(tài)，當有脈沖輸入時步進電動機一步一步地轉動，每給它一個脈沖信號，它就轉過一定的角度。步進電動機的角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉角、轉速及轉動方向。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉子保持原有位置處于定位狀態(tài)。因此非常適合于單片機控制。步進電機還具有快速啟動、精確步進和定位等特點，因而在數(shù)控機床，繪圖儀，打印機以及光學儀器中得到廣泛的應用。步進電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。傳統(tǒng)電動機作為機電能量轉換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進入電氣化過程中起著關鍵的作用。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。一步進電機的工作原理步進電機是一種用電脈沖進行控制,將電脈沖信號轉換成相位移的電機,其機械位移和轉速分別與輸入電機繞組的脈沖個數(shù)和脈沖頻率成正比,每一個脈沖信號可使步進電機旋轉一個固定的角度.脈沖的數(shù)量決定了旋轉的總角度,脈沖的頻率決定了電機運轉的速度.當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。二步進電機詳細調(diào)速原理步進電機的調(diào)速一般是改變輸入步進電機的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進電機的調(diào)速，因為步進電機每給一個脈沖就轉動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進電機的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進角來改變電機的轉速，從而實現(xiàn)步進電的調(diào)速。具體的延時時間可以通過軟件來實現(xiàn)。這就需要采用單片機對步進電機進行加減速控制,實際上就是改變輸出脈沖的時間間隔,單片機控制步進電機加減法運轉可實現(xiàn)的方法有軟件和硬件兩種,軟件方法指的是依靠延時程序來改變脈沖輸出的頻率,其中延時的長短是動態(tài)的,軟件法在電機控制中,要不停地產(chǎn)生控制脈沖,占用了大量的CPU時間,使單片機無法同時進行其他工作;硬件方法是依靠單片機內(nèi)部的定時器來實現(xiàn)的,在每次進入定時中斷后,改變定時常數(shù),從而升速時使脈沖頻率逐漸增大,減速時使脈沖頻率逐漸減小,這種方法占用CPU時間較少,在各種單片機中都能實現(xiàn),是一種比較實用的調(diào)速方法。三控制的測定

因本次設計的要求，選用三相三拍步進電機，單片機選用89C51作為控制器。選取用8279來驅動顯示和鍵盤。選用8713作為步進電機的驅動芯片并通過光電耦合來驅動步進電機。然后由于步進電機同軸的光電編碼器作為反饋元件，并把反饋回的信號經(jīng)CPU處理后再由顯示器顯示出來。但由鍵盤輸入的速度數(shù)值了得通過顯示器來顯示，固本次設計要兩排顯示，一排來顯示給定的轉速一排來顯示實際的轉速。

四微控制器的選擇

本次設計以CPU選用89C5l作為步進電機的控制芯片．89C51的結構簡單并可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫達幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點，而且完全兼容MCS5l系列單片機的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FAlshProgrAmmABleAndErAsABleReAdOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案原文：StepperMotorMotionControlSystemDesignPaperKeywords:steppingmotorspeedcontrolsystemmicrocontroller

PaperAbstract:Thesteppermotoristheelectricpulsesignalintoangulardisplacementorlineardisplacementoftheopen-loopcontrolcomponents.Inthenon-overloadcase,themotorspeed,andstoplocationdependsonlyonpulsefrequencyandpulsenumber,withouttheloadchange,thatis,toaddanelectricalpulsesignal,astepmotoristurnedawayfromthecorner.Theexistenceofthislinearrelationship,coupledwithonlyaperiodicerrorofsteppermotorswithouttheaccumulatederrorandsoon.Madeintermsofspeed,positionandothercontrolareastocontrolthesteppermotorusedbecomeverysimple.Steppermotorspeedcontrolingeneralistochangetheinputfrequencyofsteppermotorpulsestoachievethesteppermotorspeed,becausethesteppermotortoapulseoneachrotationafixedangle,sothatyoucanbycontrollingthesteppermotorapulsetothenextapulsetimeintervaltochangethepulsefrequency,thelengthofdelaytospecificcontrolstochangetheanglesteppermotorspeed,inordertoachievespeedcontrolsteppermotor.InthisdesigntheuseofAT89C51microcontroller-basedtimertochangetheinternalpulsefrequencyofCPinordertoachievethespeedofsteppermotorcontrol,motorspeedandtherealizationofpositiveinversionfunctions.Preface

Steppermotorsin1920wasfirstdevelopedbytheBritish.Late1950inventionofthetransistorisgraduallyappliedtosteppermotor,whichcontrolsforthedigitaleasier.Throughcontinuousimprovementinthefuture,makestoday'ssteppermotorshavebeenwidelyusedinrequirehighpositioningaccuracy,highdecompositionperformance,highresponsiveness,reliabilityandotherflexibleandhighlycontrolledmechanicalsystems.Requiredintheproductionprocessautomation,savemanpowerresources,efficientmachines,wecaneasilyfindtracesofsteppermotors,inparticular,tofocusattentiononthespeed,positioncontrol,operationoftheDirectiverequiresprecisemovementsandflexiblesteppermotorcontrolledbyoccasionthemost.Steppermotorastheactuatorisamechanicalandelectricalintegration,oneofthekeyproducts,widelyusedinavarietyofautomaticcontrolsystems.Withthedevelopmentofmicroelectronicsandcomputertechnology,increasingdemandforsteppermotors,hasapplicationsinvariouseconomicfields.

Steppermotorisconvertedintoelectricalpulsesangulardisplacementorlineardisplacementoftheimplementationofthecomponents.Steppermotorcanbedrivendirectlyfromadigitalsignal,useveryconvenient.Generalmotorsarecontinuousrotation,whilethesteppermotorstherearetwokindsoflocationandoperationofthebasicstate,whenapulseinputwhenthesteppermotorrotatingstepbystep,eachtogiveitapulsesignal,itturnedacertainangle.Steppermotorangulardisplacementvolumeandthenumberofstrictlyproportionaltotheinputpulseintimewiththeinputpulsesynchronization,aslongasthecontrolinputthenumberofpulses,frequencyandelectricalpowerwindingsofthephasesequence,cangetthecornerspeedanddirectionofrotation.Intheabsenceofpulseinput,inthewindingsinspiredbythepowerrotorair-gapmagneticfieldcanmaintainitsoriginallocationinatargetedstate.Thereforeverysuitableformicrocomputercontrol.Steppermotoralsohasaquickstart,precisesteppingandpositioningcharacteristics,andthusinNCmachinetools,plotters,printers,andopticalinstrumentsarewidelyused.InadditiontosteppingmotorhasbecomeaDCmotorandACmotorotherthanthethirdtypeofmotor.Conventionalelectricmotorsaselectricalandmechanicalenergyconversiondevice,inhumanproductionandlifeoftheelectrificationprocessplaysakeyrole.Steppermotorcanbeusedasacontrolusingspecialmotors,usingitsnoaccumulationoferror(accuracyof100%)ofthefeatures,iswidelyusedinavarietyofopen-loopcontrol.

Nowmorecommonlyusedinsteppermotorincludingreactivesteppingmotor(VR),permanentmagnetsteppermotor(PM),hybridsteppermotors(HB)andsingle-phasesteppermotorandsoon.Chapter1anoverviewofsteppermotor

steppermotorworks:

Steppermotorisanelectricimpulsecontrol,willbeconvertedtoelectricalpulsesignalphaseshiftofthemotor,themechanicaldisplacementandspeedofmotorwindings,respectivelytheinputpulseandpulsefrequencyisproportionaltothenumberofeachsteppulsesignalcanintothemotorrotatingafixedangle.thenumberofpulsesdeterminesthetotalrotationangle,pulsefrequencydeterminesthespeedofmotoroperation.Whenthestepperdriverreceivesapulsesignal,itwilldriveasteppermotortosetthedirectionofrotationaccordingtoafixedangle(knownas"stepangle"),whichisbasedonafixedpointoftherotationstepbystepoperation.Bycontrollingthepulsenumbertocontroltheamountofangulardisplacement,soastoachieveaccuratepositioningpurposes;thesametime,bycontrollingthepulsefrequencytocontrolthemotorrotationspeedandacceleration,soastoachievethepurposeofspeed.

Detailsofsteppermotorspeedcontrolprinciple

Steppermotorspeedcontrolingeneralistochangetheinputfrequencyofsteppermotorpulsestoachievethesteppermotorspeed,becausethesteppermotortoapulseoneachrotationafixedpointofview,sothatyoucanbycontrollingthesteppermotorapulsetothenextapulsetimeintervaltochangethepulsefrequency,thelengthofdelaytospecificcontrolstochangetheanglesteppermotorspeed,inordertoachievestep-speedpower.Aspecificdelaytimecanbeachievedthroughsoftware.

ThisrequiresuseofSCMaccelerationanddecelerationofthesteppermotorcontrol,infact,tochangetheoutputpulsetimeinterval,microcontroller-controlledsteppermotorenablesoperationofadditionandsubtractionmethodsaretwokindsofsoftwareandhardwareandsoftwaremethodsthatisattributablemainlytodelayproceedingstochangethepulseoutputfrequency,inwhichthelengthofdelayisdynamic,thesoftwaremethodinmotorcontrol,wemustconstantlyproducecontrolpulses,takingupalotofCPUtimesothatSCMcannotbeatthesametimeotherwork;hardwareapproachistorelyontheinternalmicrocontrollertimertoachieve,ineachtimeintothetimerinterrupt,thechangefromtimetotimeconstants,andthusspeeduptimetopulsefrequencygraduallyincreased,whenslowingdowntomakepulsefrequencygraduallydecreasesThismethodtakeupCPUtime,lesscanbeachievedinavarietyofMCUisamorepracticalmethodofspeedcontrol.DeterminationofControlAresultofthisthedesignrequirements,selectionofthree-phasethree-beatsteppingmotor,use89C51microcontrollerasacontroller.Selecttheused8279todrivethedisplayandkeyboard.Use8713asthesteppermotordriverchipthroughtheopticalcouplingtodriveasteppermotor.Andthenbecauseofsteppermotorcoaxialopticalencoderasafeedbackcomponent,andtothesignalfedbackbytheCPUprocessing,thendisplayedbythemonitor.However,thespeedvaluefromthekeyboardinputthroughthedisplaytoshowtheterrible,thest