步進(jìn)電機(jī)改善暫態(tài)特性的方法
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由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量作用,即使空載運(yùn)行一步,也會(huì)產(chǎn)生超越角(over-shoot),并在超越角與返回角(under-shoot)之間來回振蕩,經(jīng)過哀減后靜止于所定角度,此為步進(jìn)電機(jī)暫態(tài)響應(yīng)特性。
下圖表示步進(jìn)電機(jī)的暫態(tài)特性,縱軸取轉(zhuǎn)子移動(dòng)角度,橫軸為時(shí)間?!鱐為上升時(shí)間,△θ表示超越角,轉(zhuǎn)子自由靜止到設(shè)定位置的時(shí)間(通常到達(dá)步距角的士5%誤差范圍的時(shí)間)稱為穩(wěn)定時(shí)間(setting TIme)
穩(wěn)定時(shí)間越短,快速性越好,為了加快機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度,使穩(wěn)定時(shí)間變短,步進(jìn)電機(jī)的阻尼(制動(dòng))變得很重要,使穩(wěn)定時(shí)間變短的方法有改變摩擦或改變慣量驅(qū)動(dòng)等。
步進(jìn)電機(jī)改善暫態(tài)特性的方法改善的方法有安裝阻尼器和利用驅(qū)動(dòng)電路及電機(jī)本身的改善等,下面將分別加以說明。
1.利用阻尼器的改善圖8.13表示帶誤差動(dòng)態(tài)阻尼器的步進(jìn)電機(jī)的照片。此種阻尼器是在步進(jìn)電機(jī)軸的飛輪上安裝橡膠等特性裝置.使飛輪的運(yùn)動(dòng)滯后于轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng),利用與轉(zhuǎn)子問的振動(dòng)相位差對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng),改善暫態(tài)特性。
圖8.14為帶動(dòng)態(tài)慣量阻尼器的步進(jìn)電機(jī)暫態(tài)特性的步進(jìn)響應(yīng)的比較。此種吸振阻尼器不會(huì)像反相制動(dòng)方法那樣,在產(chǎn)生超調(diào)后才制動(dòng),但也不會(huì)消除最初的超調(diào)量。
此種動(dòng)態(tài)慣量阻尼器可以改善步進(jìn)電機(jī)高速區(qū)域的共振引起的轉(zhuǎn)矩降低.也可以改善高速時(shí)的轉(zhuǎn)矩和響應(yīng)脈沖;2.利用驅(qū)動(dòng)電路的改善(1)半步進(jìn)1-2相激磁的情況:阻尼以及定位時(shí),利用2相激磁比1相激磁要好。所以兩相步進(jìn)電機(jī)使用半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的1-2相激磁時(shí),停止相采用2相激磁,阻尼會(huì)變好。
(2)反相序制動(dòng):有關(guān)反相序制動(dòng),在第5章的圖5.28已介紹。此種方法是最佳控制,即在最初的超調(diào)能抑制振動(dòng)。為此介紹反相序制動(dòng)用閉環(huán)回路。
圖8.l5表示步進(jìn)電機(jī)及其后軸所帶的測(cè)速機(jī)結(jié)構(gòu)。由測(cè)速機(jī)得到轉(zhuǎn)子速度,在最佳時(shí)刻作反相序制動(dòng),其反相序激磁的電路框圖見圖8.16。圖8.17為有/無反相序制動(dòng)的對(duì)比。因?yàn)殚]環(huán)控制可在最佳的速度時(shí)間進(jìn)行制動(dòng)。
?。?)驅(qū)動(dòng)電路輸出段的結(jié)構(gòu):根據(jù)圖8.2所示驅(qū)動(dòng)電路輸出段結(jié)構(gòu)一當(dāng)功率管off時(shí),尖峰吸收電路的導(dǎo)通,產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩變大。圖8.2的①為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩最小的結(jié)構(gòu)。在高速時(shí)的轉(zhuǎn)矩會(huì)降低,故要考慮轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩兩者狀態(tài)最佳時(shí)的驅(qū)動(dòng)電路。





