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Prozesssteuerungstechnologie der Beschleunigung und Verzögerung des Schrittmotors

Jan 13, 2020

Prozessleittechnik zur Beschleunigung und Verzögerung des Schrittmotors

Aufgrund der breiten Anwendung des Schrittmotors gibt es immer mehr Forschungen zur Steuerung des Schrittmotors. Wenn sich der Schrittimpuls beim Starten oder Beschleunigen zu schnell ändert, kann der Rotor der Änderung des elektrischen Signals aufgrund der Trägheit nicht folgen, was zu einem blockierten Rotor oder einem Ausfall des Schritts führt. Wenn es aus demselben Grund stoppt oder abbremst, kann es zu einem Überschreiten kommen. Um zu verhindern, dass der Rotor blockiert und überschritt, und um die Arbeitsfrequenz zu verbessern, muss die Drehzahl des Schrittmotors gesteuert werden.

Die Geschwindigkeit des Schrittmotors hängt von der Impulsfrequenz, der Anzahl der Rotorzähne und dem Schlag ab. Seine Winkelgeschwindigkeit ist direkt proportional zur Pulsfrequenz und wird zeitlich mit dem Puls synchronisiert. Wenn daher die Anzahl der Rotorzähne und der Laufschlag festgelegt sind, kann die gewünschte Geschwindigkeit durch Steuern der Impulsfrequenz erhalten werden. Da der Schrittmotor mit seinem synchronen Drehmoment gestartet wird, ist die Startfrequenz nicht hoch, um den Schritt nicht zu verlieren. Insbesondere mit zunehmender Leistung nimmt der Durchmesser des Rotors zu, die Trägheit nimmt zu und die Differenz zwischen der Startfrequenz und der maximalen Betriebsfrequenz kann das Zehnfache betragen.

Die Startfrequenzkennlinie des Schrittmotors macht es unmöglich, die Lauffrequenz direkt beim Start zu erreichen, es muss jedoch ein Startvorgang stattfinden, dh von einer niedrigen Geschwindigkeit zur allmählichen Laufgeschwindigkeit. Die Lauffrequenz kann nicht sofort nach dem Anhalten auf Null reduziert werden, es sollte jedoch ein Prozess durchgeführt werden, bei dem die Geschwindigkeit bei hoher Geschwindigkeit schrittweise auf Null reduziert wird.

Das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors nimmt mit steigender Pulsfrequenz ab. Je höher die Startfrequenz ist, desto kleiner ist das Startdrehmoment und desto schlechter ist die Fähigkeit, die Last anzutreiben. Wenn der Schrittmotor gestartet wird, kommt es beim Anhalten zu einem Überschreiten und Überschwingen. Damit der Schrittmotor schnell die erforderliche Drehzahl erreicht, ohne Schritt oder Überschwingen zu verlieren, ist es wichtig, dass das durch die Beschleunigung erforderliche Drehmoment das vom Schrittmotor bei verschiedenen Betriebsfrequenzen bereitgestellte Drehmoment vollständig ausnutzt und das Drehmoment nicht überschreitet. Daher muss der Betrieb des Schrittmotors im Allgemeinen drei Stufen der Beschleunigung durchlaufen, gleichmäßige Geschwindigkeit und Verzögerung, was erfordert, dass die Beschleunigungs- und Verzögerungsprozesszeit so kurz wie möglich und die Zeit konstanter Geschwindigkeit so lang wie möglich ist. Insbesondere bei Arbeiten, die eine schnelle Reaktion erfordern, ist die Zeit vom Startpunkt bis zum Endpunkt am kürzesten, was den kürzesten Beschleunigungs- und Verzögerungsprozess erfordert, während die Geschwindigkeit bei konstanter Geschwindigkeit am höchsten ist.

Viele Forscher im In- und Ausland haben viel über die Geschwindigkeitsregelungstechnologie von Schrittmotoren geforscht. Sie haben eine Vielzahl von mathematischen Modellen der Beschleunigungs- und Verzögerungssteuerung wie Exponentialmodell, Linearmodell usw. erstellt, auf dieser Grundlage eine Vielzahl von Steuerschaltungen entworfen und entwickelt, die Bewegungseigenschaften des Schrittmotors verbessert und die Anwendung erweitert Der Bereich des Schrittmotors, die exponentielle Beschleunigung und Verzögerung werden als inhärente Drehmomentfrequenzcharakteristiken des Schrittmotors betrachtet. Er kann nicht nur sicherstellen, dass der Schrittmotor nicht den Schritt in der Bewegung verliert, sondern auch die inhärenten Eigenschaften des Motors voll ausspielen und die Eigenschaften verkürzen Zeit der Geschwindigkeit auf und ab. Aufgrund der Änderung der Last des Motors ist es jedoch schwierig, die lineare Beschleunigung und Verzögerung zu realisieren, wenn man nur berücksichtigt, dass die Winkelgeschwindigkeit des Motors im Lastkapazitätsbereich proportional zum Impuls ist und sich nicht aufgrund der Schwankung ändert der Versorgungsspannung und Lastumgebung. Die Beschleunigung dieses Verfahrens ist konstant. Der Nachteil besteht darin, dass das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors die Eigenschaften der Änderung mit der Geschwindigkeit nicht vollständig berücksichtigt und der Schrittmotor bei hoher Geschwindigkeit die Stufe verliert.