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1、第二節(jié),一、開環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng)的工作原理 書本171面,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),,6.2.1步進(jìn)電機(jī)工作原理 按電磁吸引原理工作（以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例） 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的定子上有磁極，每個(gè)磁極上有激磁繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，有周向均布的齒，依靠磁極對(duì)齒的吸合工作。,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。,注意：這里的“相”和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)電機(jī)通的是電脈沖，主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。,1根據(jù)相數(shù)分類 有三、四、五、六相等，相數(shù)越多，步距角越小， 通電方式采用m相m拍、雙m拍和m相2m拍，m相m拍和m相2
2、m拍通電方式中，可采用一/二相、二三相轉(zhuǎn)換通電， 如五相步進(jìn)電機(jī)，五相十拍的二三相轉(zhuǎn)換方式：ABABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEAB,,,6.2.3 步進(jìn)電機(jī)的分類,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),根據(jù)定子與轉(zhuǎn)子間磁場(chǎng)建立方式，可分：反應(yīng)式、永磁反應(yīng)式（混合式）兩類。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：定子有多相磁極，其上有勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，用軟磁材料制成，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行 永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式相似，轉(zhuǎn)子用永磁材料制成或有勵(lì)磁繞組、由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。,,,,2根據(jù)產(chǎn)生力矩的原理分類,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),可將步進(jìn)電機(jī)分兩類：伺服步進(jìn)電機(jī)
3、 功率步進(jìn)電機(jī) 伺服步進(jìn)電機(jī)（快速步進(jìn)電機(jī)），輸出力矩在幾十?dāng)?shù)百Nm，只能帶動(dòng)小負(fù)載，加上液壓扭矩放大器可驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。 功率步進(jìn)電機(jī)輸出力矩在550Nm以上，能直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。,,,3根據(jù)輸出力矩的大小分類,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),,,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),4根據(jù)結(jié)構(gòu)分類,步進(jìn)電機(jī)可制成 軸向分相式（多段式） 徑向分相式（單段式）,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī)的工作方式(通電順序)可分為： 三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。,1）三相單三拍：,（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y 型,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),1）三相單三拍工作方式
4、：,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),,,A 相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和 AA 對(duì)齊,,,,,,,B,B,A,C,C,A,,,,,,,B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線對(duì)齊,C,C相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和C相軸線對(duì)齊,,,,,,,,,,A,B,C,1,3,2,4,,,,,,A,B,C,1,3,2,4,A,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),三相單三拍的特點(diǎn)：,（1）每來(lái)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 30。,（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序。,（3）每次定子繞組只有一相通電，在切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩，容易產(chǎn)生失步，只有一相繞組產(chǎn)生力矩吸引轉(zhuǎn)子，在平衡位置易產(chǎn)生振蕩 。,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控
5、制系統(tǒng),,,2)三相六拍工作方式 通電順序?yàn)椋篈ABBBCCCAA 六拍。,,,,,,,,,,,,,,,通電順序 AABBBCCCAA（逆時(shí)針） AACCBCBCAA（順時(shí)針） 每步轉(zhuǎn)過(guò)15，步距角是三相三拍工作方式的一半， 特點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中始終有一相定子繞組通電，運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),,,3)雙三拍工作方式 定子繞組通電順序?yàn)?ABBCCAAB（轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)） ACBCCA（轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)） 有兩對(duì)磁極同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子的兩對(duì)齒進(jìn)行吸引，每步仍旋轉(zhuǎn)30。 特點(diǎn)：始終有一相定子繞組通電，工作比較平穩(wěn)。避免了單三拍通電方式的缺點(diǎn),6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),,,實(shí)際上
6、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多，齒數(shù)越多，步距角越小,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),為改善運(yùn)行性能，定子磁極上的齒的齒距與轉(zhuǎn)子的齒距相同，但各極的齒依次與轉(zhuǎn)子的齒錯(cuò)開齒距的1m（m電機(jī)相數(shù)）。每次定子繞組通電狀態(tài)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)過(guò)齒距的1m（如三相三拍）或12m（如三相六拍）達(dá)到新的平衡位置。,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),齒距的1m（m電機(jī)相數(shù)）,,3600/ Z,,,轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，若通電為三相三拍，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與A相定子齒對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)子齒與B相定子齒相差（3），與C相定子齒相差（6）。,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),結(jié)論,課本173面中間,每給一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)角度的理論值。,,
7、6.2.2 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 1步距角,m定子相數(shù)；z轉(zhuǎn)子齒數(shù)；k通電系數(shù)， m相m拍，k1；m相2m拍，k2。,一般很小，如：31.5，1.50.75，0.720.36等,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),靜態(tài)：步進(jìn)電機(jī)處于通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子處在不動(dòng)狀態(tài)。 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mj ：在電機(jī)軸上施加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩M，轉(zhuǎn)子會(huì)在載荷方向上轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度（失調(diào)角），轉(zhuǎn)子因而受到一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩Mj的作用與負(fù)載平衡。,,,2矩角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mjmax和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mq,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),矩角特性：步進(jìn)電機(jī)單相通電的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mj隨失調(diào)角的變化曲線。,啟動(dòng)頻率或突跳頻率fq：空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)
8、并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行狀態(tài)所允許的最高頻率。 高于啟動(dòng)頻率，將不能正常起動(dòng)。 啟動(dòng)時(shí)的慣頻特性：是指電機(jī)帶動(dòng)純慣性負(fù)載時(shí)啟動(dòng)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系。,,,3啟動(dòng)頻率fq和啟動(dòng)時(shí)的慣頻特性,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī)在帶負(fù)載（尤其是慣性負(fù)載）下的啟動(dòng)頻率比空載要低。,連續(xù)運(yùn)行最高工作頻率 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)之后，控制脈沖的頻率可進(jìn)一步提高。能夠跟上控制脈沖的頻率而不失步的最高頻率，稱為連續(xù)運(yùn)行最高頻率。它隨負(fù)載的增加而下降，它比最高啟動(dòng)頻率大許多，因它不需克服慣性力矩。它代表著步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。目前世界最高值可達(dá)7000rmin。,步進(jìn)電機(jī)的加減速特性描述步進(jìn)電機(jī)由靜止到工作頻
9、率和由工作頻率到靜止的加、減速過(guò)程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。 當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)到大于啟動(dòng)頻率的工作頻率時(shí)，變化速度必須逐漸上升；從最高工作頻率或高于啟動(dòng)頻率的工作頻率停止時(shí)，變化速度必須逐漸下降。逐漸上升和下降的加速、減速時(shí)間不能過(guò)小，否則會(huì)失步或超步。,,,4加、減速特性,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),連續(xù)運(yùn)行頻率：步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，其運(yùn)行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率。其值遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。 運(yùn)行矩頻特性：是描述步進(jìn)電機(jī)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系。,,5運(yùn)行矩頻特性,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),五、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線
10、路,根據(jù)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)的工作原理，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線路的功能是，將具有一定頻率f、一定數(shù)量和一定方向的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)各相定子繞組通斷電的電平信號(hào)。電平信號(hào)的變化頻率、變化次數(shù)和通斷電順序要與進(jìn)給指令脈沖的 頻率、數(shù)量和方向?qū)?yīng)。,一個(gè)較完善的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路組成：,1、脈沖混合電路,無(wú)論是來(lái)自于數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)信號(hào)，還是各種類型的誤差補(bǔ)償信號(hào)、手動(dòng)進(jìn)給信號(hào)及手動(dòng)回原點(diǎn)信號(hào)等，它們的目的無(wú)非是使工作臺(tái)作正向進(jìn)給或負(fù)向進(jìn)給。,通過(guò)脈沖混合電路可將上述信號(hào)混合為使工作臺(tái)正向進(jìn)給的“正向進(jìn)給”信號(hào)或使工作臺(tái)負(fù)向進(jìn)結(jié)的“負(fù)向進(jìn)給”信號(hào)。,,當(dāng)機(jī)床在正向進(jìn)給脈沖的控制下正在沿正方向進(jìn)給時(shí)，
11、由于各種補(bǔ)償脈沖的存在，可能還會(huì)出現(xiàn)極個(gè)別的負(fù)向進(jìn)給脈沖；同樣，當(dāng)機(jī)床在負(fù)向進(jìn)給脈沖的控制下正在沿負(fù)方向進(jìn)給時(shí)，還可能會(huì)出現(xiàn)極個(gè)別的正向進(jìn)給脈沖。,2、加減脈沖分配電路,,在實(shí)際的機(jī)床進(jìn)給控制中，這些與某個(gè)進(jìn)給方向相反的個(gè)別脈沖指令的出現(xiàn)，意味著步進(jìn)電機(jī)正在沿著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，再向相反的方向旋轉(zhuǎn)極個(gè)別幾個(gè)步距角。,,,根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理，要做到這一點(diǎn)（即電機(jī)正在沿著某個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，再向相反的方向旋轉(zhuǎn)極個(gè)別幾個(gè)步距角），必須首先使步進(jìn)電機(jī)從該旋轉(zhuǎn)方向靜止下來(lái)，然后才能向相反的方向旋轉(zhuǎn)，待旋轉(zhuǎn)極個(gè)別幾個(gè)步距角后，再恢復(fù)至原來(lái)的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)給。這從機(jī)械加工工藝性方面來(lái)看是不允許的即使是允許，控
12、制線路也相當(dāng)復(fù)雜。,一般采用的方法是，通過(guò)加減脈沖分配電路從該進(jìn)給方向的進(jìn)給脈沖指令中抵消相同數(shù)量的相反方向補(bǔ)償脈沖，如圖所示。,,,,3加減速電路(自動(dòng)升降速電路),根據(jù)步進(jìn)電機(jī)加減速特性，進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)定子繞組的電平信號(hào)的頻率變化要平滑而且應(yīng)有一定的時(shí)間常數(shù)。但由加減脈沖分配電路來(lái)的進(jìn)給脈沖頻率的變化是有躍變的。,為了保證步進(jìn)電機(jī)能夠正常、可靠地工作，上述躍變頻率必須首先進(jìn)行緩沖，使之變成符合步進(jìn)電機(jī)加減速特性的脈沖頻率，然后再送入步進(jìn)電機(jī)的定子繞組。加減速電路就是為此而設(shè)置的。,,,,,,,,,t0 t1 t2 t,t0 t1 t2 t3 t,,f b,f
13、a,,經(jīng)過(guò)該電路后，輸出脈沖的個(gè)數(shù)與輸入的進(jìn)給脈沖的個(gè)數(shù)相等，以保證電機(jī)不會(huì)丟步。,4環(huán)形分配器,作用：把來(lái)自于加減速電路的一系列進(jìn)給脈沖指令，轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)定子繞組通、斷電的電平信號(hào)，電平信號(hào)狀態(tài)的改變次數(shù)及順序與進(jìn)給脈沖的個(gè)數(shù)及方向?qū)?yīng)。,五相十拍通電順序：,AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB-AB ,要求五相電機(jī)正轉(zhuǎn),環(huán)形分配器可以由硬件邏輯線路構(gòu)成，也可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),從環(huán)形分配器來(lái)的進(jìn)給控制信號(hào)的電流只有幾毫安，而步進(jìn)電機(jī)的定子繞組需要幾安培電流。因此，需要對(duì)從環(huán)形分配器來(lái)的信號(hào)進(jìn)行功率放大，以提供幅值足夠，前后沿較好的勵(lì)磁電流。,5.功率放大器
14、,環(huán)形分配器的主要功能：將數(shù)控裝置送來(lái)的一串指令脈沖，按步進(jìn)電機(jī)所要求的通電順序分配給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的各相輸入端，以控制勵(lì)磁繞組的通斷，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行及換向。,,,,6.2.4 步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),1硬件環(huán)形分配器 可由D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器構(gòu)成，亦可用專用集成芯片或通用可編程邏輯器件。,,,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),硬件環(huán)形分配驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接,CH250是國(guó)產(chǎn)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器專用集成電路芯片，通過(guò)控制端的不同接法可組成三相雙三拍和三相六拍的工作方式,,,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),三相六拍接線圖:,,2軟件環(huán)形分
15、配器 由數(shù)控裝置中的軟件完成環(huán)形分配，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)各繞組的通、斷電。 用軟件環(huán)形分配器只需編制不同的環(huán)形分配程序，可使線路簡(jiǎn)化，成本下降，可靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案。,,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī)的速度控制 進(jìn)給脈沖頻率f 定子繞組通電/斷電狀態(tài)變化頻率f 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速 工作臺(tái)的進(jìn)給速度V。 V=60f,,,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),作用： 是將環(huán)形分配器或微處理機(jī)送來(lái)的弱電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)電信號(hào)，以得到步進(jìn)電機(jī)控制繞組所需要的脈沖電流及所需要的脈沖波形。,,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),6.2.5 功率放大電路,6.2.5 功率放大電路
16、種類： 就其采用的功率放大器件分，有中功率晶體管、大功率晶體管、大功率達(dá)林頓晶體管、可控硅等； 就其工作原理分，有單電壓驅(qū)動(dòng)、高低電壓驅(qū)動(dòng)、恒流斬波、調(diào)頻調(diào)壓、細(xì)分電路等。 步進(jìn)電機(jī)有幾相，就需要幾組功率放大電路。,,,,6.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),. 提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施, 概述 影響步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素： 步進(jìn)電機(jī)的步距角精度； 機(jī)械傳動(dòng)部件的精度； 絲桿等機(jī)械傳動(dòng)部件、支承的傳動(dòng)間隙； 傳動(dòng)件和支承件的變形。 提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施 適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度； 采取各種精度補(bǔ)償措施。, 傳動(dòng)間隙補(bǔ)償 在整個(gè)行程范圍內(nèi)測(cè)量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間隙
17、，取其平均值存放在數(shù)控系統(tǒng)中的間隙補(bǔ)償單元，當(dāng)進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)將補(bǔ)償值加到進(jìn)給指令中，從而達(dá)到補(bǔ)償目的。, 螺距誤差補(bǔ)償 利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力，可以補(bǔ)償滾珠絲杠的螺距累積誤差，以提高進(jìn)給位移精度。 方法：首先測(cè)量出進(jìn)給絲杠螺距誤差曲線(規(guī)律)，然后可采用下列兩種方法實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償：硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償。,, 細(xì)分線路,. 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì),要解決的主要問題： 動(dòng)力計(jì)算 傳動(dòng)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇 目的：傳動(dòng)計(jì)算選擇合適的參數(shù)以滿足脈沖當(dāng)量和進(jìn)給速度F的要求。 圖中：f 脈沖頻率（HZ ） 步距角 （度） Z1、Z2 傳動(dòng)齒輪齒數(shù) t 螺距(mm)
18、脈沖當(dāng)量（mm）,傳動(dòng)比選擇： 為了湊脈沖當(dāng)量mm，也為了增大傳遞的扭矩，在步進(jìn)電機(jī)與絲桿之間，要增加一對(duì)齒輪傳動(dòng)副，那么，傳動(dòng)比 i=Z1/Z2與、 、t之間有如下關(guān)系： 步距角， 脈沖當(dāng)量， t絲杠導(dǎo)程。,,例1： = 0.01mm, t = 6 mm, = 0.75,進(jìn)給速度F： 一般步進(jìn)電機(jī)： 若：=0.01 mm 則： 若 =0.001mm 則： 因此，當(dāng) 一定時(shí)， 與成正比，故我們?cè)谡劦讲竭M(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)的最高速度時(shí)，都應(yīng)指明是在多大的脈沖當(dāng)量下的,否則是沒有意義的。,例2 設(shè)X-Y 工作臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)直接經(jīng)絲桿螺母副驅(qū)動(dòng)，絲桿螺距為5mm，步進(jìn)電機(jī)步距角為1.5
19、0，工作方式三相六拍，工作臺(tái)最大行程為400mm，求：,（1）脈沖當(dāng)量； （2）微機(jī)發(fā)出的脈沖總數(shù)是多少？,(2)計(jì)算脈沖數(shù)n，由 n =L(工作臺(tái)最大行程）,所以，脈沖數(shù)為： n =L/ =400/0.02083=19200步,解： （1）由計(jì)算脈沖當(dāng)量：,,360,,=,,,L0,,已知，,L0=5mm， =1.50求脈沖當(dāng)量=？,=5/360 1.5=0.02083(mm),,例3 步進(jìn)電機(jī)直接經(jīng)絲桿螺母驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，步進(jìn)電機(jī)步距角0.720,工作臺(tái)質(zhì)量為100kg，負(fù)載質(zhì)量為50kg，切削負(fù)載為4000N，絲桿螺距為5mm，如果步進(jìn)電機(jī)從500Hz線性加速到2000Hz，加速時(shí)間為0.
20、2S，求步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距？,解：（1）忽略滾珠絲扛及電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則折算到電機(jī)軸上等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：,V=f =500 0.01=5mm/s,J=m(,V,,,),2,所以，,=（100+50） （5/2）=95.08 10-6(kg.m),2,2,(2)求電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)矩： T =F（ ）,,V,,F為切削負(fù)載4000N;,V5mm/s,=4000（5/2 ）=3184.7 N.mm=3.184 N.M,(3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角加速度：,=,d ,,dt,=,df,dt,,,=,(t 0 ),,t,2 ,,360,0.72,.,=,2000 500,,0.2,,2 ,360,,,0.72,=
21、94.2 rad/s,2,所以，步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：,T q T + J ,T等效轉(zhuǎn)矩； J 空載啟動(dòng)時(shí), 產(chǎn)生最大加速度所需的轉(zhuǎn)矩; 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角加速度。,所以，,T q T + J =3.184+95.08 10-6 94.2,= 3.27 Nm,例4 一臺(tái)五相步進(jìn)電機(jī)，五相五拍運(yùn)行時(shí)其步距角是1.50，此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上應(yīng)有幾個(gè)齒？齒距角是多少？此電動(dòng)機(jī)若按十拍運(yùn)行，齒距角度是多少度？按五拍和十拍運(yùn)行時(shí)，每走一步對(duì)應(yīng)的電角度是多少？ 解：（1）步距角：,Z齒數(shù)；m相數(shù)；K,,1 五拍（單拍）,2 十拍（雙拍）,所以，五拍運(yùn)行時(shí)：,,360,=,mKz,,,0,=1.5,0,K=1,m=5
22、,Z=,360,0,/5 1,=48齒,十拍運(yùn)行時(shí)：,360,=,5 2 48,,,0,=0.75,0,(2)齒距角：,c,=,360,48,,0,=7.5,0,齒距角的電角度：,e,=,360,m K,,0,五拍運(yùn)行時(shí)：,e,=,360,5 1,,0,=72,0,十拍運(yùn)行時(shí)：,e,=,360,5 2,=36,,0,0,例5 設(shè)有一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速齒輪副驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，其參數(shù)符號(hào)如下：脈沖當(dāng)量，滾珠絲桿的基本導(dǎo)程為L(zhǎng)。步進(jìn)電機(jī)的步距角為，減速齒輪比為1：i。問題： （1）試寫出、 、 L、i之間 的關(guān)系； （2）若=0.001mm， L。=5mm;減速比為1：5，問選擇步進(jìn)電機(jī)的步距角應(yīng)為多少？,解：（1）求脈沖當(dāng)量：,(2) 步進(jìn)電機(jī)的步距角,
開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)
