一种步进电机曲线运动模型设计的研究
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这种方法在电动机控制中要不停地产生控制脉冲占用了大量的CPU 时间，使单片机无法同时进行其他工作 ;硬件方法是利用控制器的内部的定时器来完成的，在进入定时中断后改变定时常数，从而升速时使脉冲频率逐渐增大，减速时使脉冲频率逐渐减小，这种方法占用CPU时间较少，是目前我们使用较多的调速方法。 1 切割系统硬件组成 整个模型系统框图如图1 所示。
切割控制系统结构框图如图1 所示，是由光电编码器模块、单片机控制模块、步进电机驱动模块、伺服机构和自由摆本体等几大部分构成的一个系统。在整个系统中，通过光电编码传感器的反馈获得末端被控机械的角位移，控制驱动模块实时读取光电编码器反馈的数据，进而确定控制方式(电机如何转动、转动速度、加速度等)，同时控制模块通过处理器内部的控制算法实现该控制决策，产生相应的控制信息，使电机转动，完成要处理的被控制对象的运动。 1.1 单片机控制系统 本系统设计中采用89C51 单片机作为处理器，89C51 单片机把组成计算机的各种功能部件：中央处理器CPU、I/O 接口电路、RAM、ROM、定时器/ 计数器以及串行通讯接口等部件组成，并将这些部件都集成在一个芯片内，构成一个完整的微型计算机。单片机是整个系统的核心，主要用于处理光电编码器采集和传输回来的数据，它通过处理器内部的控制算法把光电编码器反馈回来的信息用于控制步进电机的转速与转向。 1.2 步进电机随动系统 对于步进电机来说，如果要获得较快的加减速过程，即要求在每一个频率对应输出最大转矩。通过电机频矩特性曲线可以得到每个频率下的最大输出力矩。在起动过程中，由于受最大输出力矩的限制，因此会影响起动距离和起动时间。由于本运动平面范围很小，同时求探测点以一定的初速度作曲线运动，对x 轴方向负载电动机的起动提出了要求：在达到设定的初始速度时，要求起动距离尽可能短。因此采用传统的启动方式，达不到本课题的目的，在本课题中，采用了一种新式的启动方式。 1.3 传感器模块 设计中选择光电编码器作为传感器模块，它是一种将输出轴上的机械几何位移量通过光电转换转换成数字量或脉冲的一种传感器。这是目前测量角位移应用最广泛的一种传感器，光电编码器是由光电检测装置和光栅盘组成的一种传感器。光栅盘是在给定直径的圆盘上平均地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，当电动机运动时，光栅盘与电动机保持同步转动，经检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。那么，光电编码器就可以非常精准的测量出自由摆的摆角，再由单片机实时控制电机转速，从而达到随时精准的控制效果。 2 步进电机控制软件设计 |
