对步进电机位置控制的一般作法是:步进电机每走一步,步数减1,如果没有失步存在,当执
行机构到达目标位置时,步数正好减到0,因此,用步数等于0来判断是否移动到目标位,作为步进电机停止运行的信号。
(3)步进电机的加减速控制
步距角和转速大小不受电压波动和负载变化的影响,也不受各种环境条件诸如温度、压力、
振动、冲击等影响,而仅仅与脉冲频率成正比,通过改变脉冲频率的高低可以大范围地调节电机的转速,并能实现快速起动、制动、正反转、加减速,而且有自锁的能力,不需要机械制动装置,不经减速器也可获得低速运行。它每转过一周的步数是固定的,只要不丢步,角位移误差不存在长期积累的情况,主要用于数字控制系统中,精度高,运行可靠。如采用位置检测和速度体动作进行自动控制,其梯形图如图6所示。图中S00.05为上模降及振动,P0002A为上模原位接近开关,M0019为上模降,P002B为上模振动开始传感器,M0020为振动开始。反馈,亦可实现闭环控制。
步进电机驱动执行机构从A点到B点移动的时,要经历升速,恒速,减速过程,如果启动时
一次将速度升到给定速度,由于启动频率超过极限启动频率,步进电机就有失步现象,因此会造成不能正常启动,如果到终点时突然停下来,由于惯性作用 ,步进电机会发生过冲现象,会造成位置精度降低。如果升速非常缓慢的升降速,步进电机虽然不会发生失步和过冲现象,但影响执行机构的工作效率,所以,对步进电机的加减速要有严格的要求,那就是保证在不失步和过冲的前提下,用最快的速度(或最短的时间)移动到有可能指定位置。为满足加减速要求,步进电动机运行通常按照加减速曲线进行。加减速运行曲线没有一个固定的模式,一般根据经验和实验得到的。所以最简单的是匀加速和匀减速曲线。其加减速曲线都是直线,因此容易编程实现。按直线加速时,加速度是不变的,因此要求转矩也应该是不变的。但是,由于步进电动机的电磁转矩玉转速时非曲线关系,因而加速度玉频率也应该是非曲线关系。因此,实际上当转速增加时,转矩下降,所以,按直线加速时,有可能造成因转矩不足而产生失步的现象。采用指数加、减速曲线或S形(分段指数曲线)加、减速曲线是最好的选择。步进电机的运行可以根据距离的长短分如下3种情况处理:
1)短距离:由于距离较短,来不及升到最高速,因此,在这种情况下,步进电机以洁净启动频率运行,运行过程没有加、减速。
2)中、短距离:在这样的距离里,步进电机只有加、减速过程,而没有恒速过程。
3)中、长距离:在这样的距离里,步进电机不经有加、减速过程,而且还有恒速过程。
由于距离较长,要尽量缩短用时,保证快速反应性。因此,在加速时,尽量用接近启动频率
启动,在恒速时,尽量工作在最高速。单片机在用定时器法调速时,用改变定时常数的方法来改变输入步进脉冲频率,达到改变转速的目的,对于MCS-51系列单片机,其定时器属于加1定时器。因此,在步进电机加速时,定时常数应增加;减速时,定时常数应减小。如果采用非线性加、减速曲线,要用离散法将加减速曲线离散化,将离散所得的转速序列所对应的定时常数序列,做成表格存储在程序存储器重。在程序运行中,使用查表得方式重装定时常数,这样做比;用计算机节省时间,提高系统的响应速度。
结论
本课题进行带机械臂的四轮足复合式器人研制工作,主要分为轮足器人的本体设计、轮足器人的机械臂设计,轮足器人的机械腿设计,轮足器人的底盘车架设计,轮足器人的控制系统设计等几部分。具体来说,本
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