Sterowanie przyspieszeniem i zwalnianiem silnika krokowego

Silnik krokowyzasada działania
Zwykle wirnik silnika jest magnesem trwałym. Gdy prąd przepływa przez uzwojenie stojana, wytwarza ono wektorowe pole magnetyczne. To pole magnetyczne wprawia wirnik w ruch obrotowy o kąt, tak aby kierunek pary pól magnetycznych wirnika pokrywał się z kierunkiem pola stojana. Kiedy wektorowe pole magnetyczne stojana obraca się o kąt,

Silnik krokowyjest rodzajem silnika indukcyjnego, jego zasada działania opiera się na wykorzystaniu obwodu elektronicznego, prądu stałego do zasilacza z podziałem czasu, wielofazowego prądu sterującego czasowo, przy użyciu tego prądu do zasilania silnika krokowego, silnik krokowy może działać prawidłowo, sterownik jest przeznaczony do zasilania silnika krokowego z podziałem czasu, wielofazowego kontrolera czasowego.

Każdy impuls elektryczny na wejściu powoduje obrót silnika o jeden krok do przodu. Jego kątowe przesunięcie wyjściowe jest proporcjonalne do liczby impulsów wejściowych, a prędkość jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów. Zmiana kolejności zasilania uzwojeń powoduje zmianę kierunku obrotów silnika. Można zatem kontrolować liczbę impulsów, częstotliwość i kolejność zasilania każdej fazy uzwojenia silnika, aby sterować obrotami silnika krokowego.

Dokładność typowego silnika krokowego wynosi 3-5% kąta kroku i nie ulega akumulacji.

Moment obrotowy silnika krokowego maleje wraz ze wzrostem prędkości. Podczas obrotu silnika krokowego, indukcyjność każdej fazy uzwojenia silnika tworzy odwrotny potencjał elektryczny; im wyższa częstotliwość, tym większy odwrotny potencjał elektryczny. Pod jego wpływem silnik zwiększa częstotliwość (lub prędkość), a prąd fazowy maleje, co prowadzi do spadku momentu obrotowego.

Silnik krokowy może pracować normalnie przy niskiej prędkości, ale jeśli przekroczy określoną prędkość, nie uruchomi się, a towarzyszyć mu będzie gwiżdżący dźwięk.

Silnik krokowy ma parametr techniczny: częstotliwość początkową bez obciążenia, tzn. w przypadku częstotliwości impulsów bez obciążenia silnik krokowy może uruchomić się normalnie, jeśli częstotliwość impulsów jest wyższa od wartości, silnik nie uruchomi się normalnie, może wystąpić wyjście z kroku lub zablokowanie.

W przypadku obciążenia częstotliwość początkowa powinna być niższa. Aby silnik mógł osiągnąć wysokie obroty, częstotliwość impulsów powinna przebiegać w procesie przyspieszania, tzn. częstotliwość początkowa powinna być niższa, a następnie wzrastać do pożądanej wysokiej częstotliwości (prędkość silnika od niskiej do wysokiej) przy określonym przyspieszeniu.

Dlaczego?silniki krokowenależy kontrolować poprzez redukcję prędkości
Prędkość silnika krokowego zależy od częstotliwości impulsów, liczby zębów wirnika i liczby uderzeń. Jego prędkość kątowa jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów i jest zsynchronizowana z impulsem. Zatem, jeśli liczba zębów wirnika i liczba uderzeń roboczych są znane, pożądaną prędkość można uzyskać, kontrolując częstotliwość impulsów. Ponieważ silnik krokowy jest uruchamiany za pomocą momentu synchronicznego, częstotliwość początkowa nie jest wysoka, aby nie stracić kroku. Zwłaszcza wraz ze wzrostem mocy, średnica wirnika rośnie, a bezwładność rośnie, a częstotliwość początkowa i maksymalna częstotliwość robocza mogą różnić się nawet dziesięciokrotnie.

Charakterystyka częstotliwości początkowej silnika krokowego sprawia, że ​​silnik krokowy nie może bezpośrednio osiągnąć częstotliwości roboczej, ale musi przejść proces rozruchu, czyli stopniowe zwiększanie prędkości od niskiej do roboczej. Zatrzymanie następuje, gdy częstotliwość robocza nie może natychmiast spaść do zera, ale musi nastąpić stopniowe zmniejszanie prędkości do zera.

Dlatego praca silnika krokowego musi przebiegać przez trzy etapy: przyspieszanie, jednostajna prędkość i hamowanie. Proces przyspieszania i hamowania musi być jak najkrótszy, a czas pracy ze stałą prędkością jak najdłuższy. Szczególnie w pracach wymagających szybkiej reakcji, czas potrzebny na dotarcie od punktu startowego do końca musi być najkrótszy, co oznacza najkrótszy proces przyspieszania i hamowania oraz najwyższą prędkość przy stałej prędkości.

Algorytm przyspieszania i zwalniania jest jedną z kluczowych technologii w sterowaniu ruchem i jednym z kluczowych czynników umożliwiających osiągnięcie wysokiej prędkości i wydajności. W sterowaniu przemysłowym z jednej strony wymaga się płynnego i stabilnego procesu przetwarzania, z niewielkim wpływem na elastyczność, z drugiej strony, szybkiego czasu reakcji. W celu zapewnienia dokładności sterowania w celu poprawy wydajności przetwarzania, a także osiągnięcia płynnego i stabilnego ruchu mechanicznego, obecne przetwarzanie przemysłowe dąży do rozwiązania kluczowego problemu. Algorytmy przyspieszania i zwalniania powszechnie stosowane w obecnych systemach sterowania ruchem obejmują głównie: przyspieszanie i zwalnianie po krzywej trapezowej, przyspieszanie i zwalnianie po krzywej wykładniczej, przyspieszanie i zwalnianie po krzywej w kształcie litery S, przyspieszanie i zwalnianie po krzywej parabolicznej itp.

Przyspieszenie i hamowanie na krzywej trapezowej
Definicja: Przyspieszanie/zwalnianie w sposób liniowy (przyspieszanie/zwalnianie od prędkości początkowej do prędkości docelowej) w określonym stosunku

Wzór obliczeniowy: v(t)=Vo+at

Zalety i wady: Krzywa trapezowa charakteryzuje się prostym algorytmem, krótszym czasem reakcji, szybką reakcją, wysoką wydajnością i łatwością implementacji. Jednakże, etapy równomiernego przyspieszania i zwalniania nie są zgodne z prawem zmiany prędkości silnika krokowego, a punkt przejścia między prędkością zmienną a równomierną nie może być płynny. Dlatego algorytm ten jest stosowany głównie w aplikacjach, w których wymagania dotyczące procesu przyspieszania i zwalniania nie są wysokie.

Przyspieszenie i spowolnienie na krzywej wykładniczej
Definicja: Oznacza przyspieszenie i spowolnienie funkcją wykładniczą.

Wskaźnik oceny sterowania przyspieszeniem i zwalnianiem:
1. Błąd trajektorii i położenia maszyny powinien być jak najmniejszy

2. Proces ruchu maszyny jest płynny, drgania są niewielkie, a reakcja szybka

3. Algorytm przyspieszania i zwalniania powinien być możliwie najprostszy, łatwy do wdrożenia i spełniać wymagania sterowania w czasie rzeczywistym

Jeśli chcesz nawiązać z nami komunikację i współpracę, skontaktuj się z nami.
Współpracujemy ściśle z naszymi klientami, wsłuchujemy się w ich potrzeby i działamy zgodnie z ich prośbami. Wierzymy, że partnerstwo korzystne dla obu stron opiera się na jakości produktów i obsłudze klienta.

Changzhou Vic-tech Motor Technology Co., Ltd. to profesjonalna organizacja badawczo-produkcyjna, która koncentruje się na badaniach i rozwoju silników, kompleksowych rozwiązaniach dla zastosowań silnikowych oraz przetwarzaniu i produkcji produktów silnikowych. Firma specjalizuje się w produkcji mikrosilników i akcesoriów od 2011 roku. Nasze główne produkty to: miniaturowe silniki krokowe, silniki przekładniowe, silniki przekładniowe, pędniki podwodne oraz sterowniki i regulatory silników.

Nasz zespół posiada ponad 20-letnie doświadczenie w projektowaniu, rozwoju i produkcji mikrosilników, dzięki czemu możemy opracowywać produkty i wspierać klientów w projektowaniu zgodnie z ich indywidualnymi potrzebami! Obecnie sprzedajemy głównie klientom w setkach krajów Azji, Ameryki Północnej i Europy, takich jak USA, Wielka Brytania, Korea, Niemcy, Kanada, Hiszpania itd. Nasza filozofia biznesowa oparta na „uczciwości i niezawodności, zorientowaniu na jakość” oraz wartościach „klient na pierwszym miejscu” promują zorientowaną na wydajność innowacyjność, współpracę i efektywnego ducha przedsiębiorczości, aby stworzyć model „buduj i dziel się”. Ostatecznym celem jest stworzenie maksymalnej wartości dla naszych klientów.