步进电机S曲线的研究

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步进电机S曲线的研究

作者：马娟

来源：《科技资讯》2016年第12期

摘 要：随着技术的进步和电子技术的发展，合理选择步进电机的升降速运行曲线，在不失步和不发生过冲的前提下，尽量提高其运行速度，对于充分发挥步进电机的工作性能，有着十分重要的意义。文章对S曲线加减速算法进行了深入的研究，推导出了一种实用可行的曲线加减速计算通式，并采用台阶拟合的方法拟合S曲线。实验证实，这种S曲线可以提高步进电动机升降速过程中的平滑性，在变速运行时不会产生失步。 关键字：步进电机 S曲线 台阶拟合

中图分类号：TM383.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）4（c）-0000-00 步进伺服系统通常采用开环伺服的结构形式，步进电机做为伺服系统中的驱动元件，是至关重要的一个环节。步进电机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种机电执行元件，其转子的转角与电脉冲数成正比，速度与脉冲信号的频率成正比，运动方向由步进电机通电的顺序来决定。在空载的情况下，电机的转速取决于脉冲信号的频率，转过的角度取决于脉冲数，因此通过控制输入的脉冲信号数、脉冲信号频率及电机绕组通电的相序，便可控制电机转动的角位移和速度，从而达到调速的目的。步进电动机的控制线路简单，使用方便、可靠，广泛应用于工业自动控制、数控机床、机器人等领域。在数控机床行业中，步进电机经常被用于精确定位场合，因此合理选择步进电机的升降速运行曲线，保证电动不发生失步和过冲现象，对于充分发挥步进电机的工作性能，有着至关重要的意义。 1 步进电动机的主要特性

步进电机的步距角是决定开环伺服系统脉冲当量的重要参数。当步进电机接收一个适当的电脉冲信号时，转子就按设定的方向转动一个固定的角度，这个角度称为步距角 。它是反映步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。步进电机连续输入脉冲信号，转子就会相应地连续转动。在数控机床领域，若步进电机的步距角越小，则表明其加工零件的精度越高。步距精度是指理论的步距角和实际值之差，造成误差的主要因素有步进电机齿距制造产生的误差，定子和转子间气隙不均匀、各相电磁转矩不均匀等产生的误差。

通常情况下，空载的步进电机由静止状态突然起动，进入不失步的正常运行所允许的最 高起动频率，称为起动频率或突跳频率。起动频率与负载有关，一般随着负载惯量的增长而

下降。步进电机的动态转矩是指在电动机转子运行的过渡过程尚未达到稳定值时电动机产生

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