如何控制步进电机的角位移和转速?

摘 要

一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。每输入一个冲信号，该电动机就转过一定的角度（有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机）。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用逐渐扩大。虽然步进电机已被广泛地应用 ，但步进电机并不能象普通的直流电机 、交流 电 机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

在产品成型之初尚若利用仿真软件设计电路，仿真是对其进行研究的一个重 要的不可缺少的手段，在仿真环境中进行控制程序的调试，这不仅不需要实际的硬件设备 ，更能部分满足工程需求 。MATLAB 语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算 、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软件，可用作动态系统的建模和仿真。基于MATLAB的simulink仿真环境下建立了步进电机模型，不仅仿真结果与实物仿真一致，而且其仿真方法简单，仿真时间大大缩短，是一种理想的步进电机仿真研究方法。

关键词：步进电机，matlab，simulink，仿真

1

ABSTRACT

Gener

PID控制步进电机转速仿真及c程序

#include #include\

sfr T2MOD = 0x0c9;

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

sbit Q0 = P2^4; sbit Q1 = P2^5; sbit Q2 = P2^6; sbit Q3 = P2^7;

sbit PWM = P1^7; sbit UP = P1^0; sbit DOWM = P1^1; sbit GORB = P2^3; //换相 sbit ADDSPEED = P1^2; sbit SUBSPEED = P1^3;

uinttuint = 65535;

uinttpwm = 1; //pwm周期为10000us tpwm变量表示pwm高电平时间，也相当于占空比 (仿真时，频率高时，电机反应慢。在实物上要加大频率) uchar t1_flag = 0;

uint pulse = 0; uint t0_flag = 0; uchar t2_flag = 0; bit t2_over = 0; bitJust_Get = 1;

#define ZZ { Q0

电气控制技术

课程设计

题 目: 步进电机的控制

院系名称： 电气工程学院 专业班级： 电气XXXX班 学生姓名： XXX 学 号

XXXXXXXXXX

指导教师： XXX

成绩： 指导老师签名： 日期：

目 录

1 系统描述即设计要求 .............................................. 2

1.1 系统概述 ................................................... 2 1.2 课题要求 .........................................

单片机课程设计

题目：步进电机控制的设计

班 级： 机082-1班 学生姓名： 同 组 者：

指导教师：

单片机课程设计

2011年7月14日

目录

摘要 ………………………………………………………………3 第一章 绪论…………………………………………………………4

1.1 关于步进电机………………………………………4 1.2步进电机工作原理…………………………………4

第二章 总体设计…………………………………………………5 第三章 元器件介绍…………………………………………………6

3.1 89c51单片机…………………………………………6 3.2 ULN2803芯片………………………………………7 3.3 LED 显示器…………………………………………8

第四章 硬件设计……………………………………………………8

4.1控制电路……………………………………………9 4.2工作电源及复位路…………………………………10 4.3时钟电路……………………………………………10 4.4显示电路……………………………………………11 4.5驱动电路………

基于单片机的步进电机驱动和转速测量系统

【摘要】 本文介绍了基于89c51单片机的步进电机驱动的控制系统的设计和电机转速测量的系统，分别概述的介绍了单片机和步进电机以及步进电机的转速测量。并采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、进度高、稳定性好的优点，介绍了该测速的基本原理、实现的步骤和软硬件设计。

【关键词】 89C51单片机；步进电机；驱动；转速测量

前 言

目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法（如离心式转速表，用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得）、同步测速法（如机械式或闪光式频闪测速仪）以及计数测速法。技术测速法又可分为机械式定时计数法和电子式计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也采用电磁式（利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等）、电容式（对高频振荡进行幅值调制或频率调制）等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号。其中应用最广的是光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度

西南科技大学 自动化专业方向设计报告

设计名称：基于西门子PLC和Wincc组态的步进电机控制

姓 名：

学 号:

班 级：

指导教师：

起止日期：

西南科技大学信息工程学院制

方 向 设 计 任 务 书

学生班级： 学生姓名： 学号：

设计名称： 基于西门子PLC和Wincc组态的步进电机控制 起止日期： 指导教师：

设计要求： 采用西门子PLC做主控制器，西门子组态软件Wincc 6.0 做上位机形成对步进电机的控制。采用Pc Access软件将Wincc和S7-200PLC连接并通过PLC输出脉冲信号控制步进电机驱动器DMD403，从而从控制步进电机。 控制要求： （1）设计系统组态界面，能够设置步进电机的转速、步进电机启动的时间和停止的时间。 （2）能够正确的连接Wincc和PLC之间的通信线缆，

步进电机和伺服电机的比较

王勇

（陕西渭河煤化工集团有限责任公司）

３步进电机和伺服电机在造型时的比较３．１步进电机在造型时的要点

３．１．１选择保持转矩保持转矩也叫静力矩，是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩，而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。

３．１－２选择相数两相步进电机成本低，步距角最少１．８度，低速时的震动较大，高速时力矩下降快，适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合ｉ三相步进电机步距角最少１．５度，振动比两相步进电机小，低速性能好于两相步进电机，最高速度比两相步进电机高百分之３０至５０，适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合；５相步进电机步距角更小，低速性能好于３相步进电机，但成本偏高，适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。

３．１．３选择电机应遵循先选电机后选驱动器原则，先明确负载特性，再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线，找到与负载特性最匹配的步进电机；精度要求高时，应采用机械减速装置，以使电机工作在效率最高、噪音最低的状态：避免使电机工作在振动区，如若必须则通过改变电压、电

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机安设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到高速的目的。

伺服电机又称执行电机，在自动控制系统中，用作执行元件，把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）也就是说伺服电机本身具备发出脉冲的功能，它每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应，所以它是闭环控制，步进电机是开环控制。

步进电机和伺服电机的区别在于：1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多，它的精确度就越高，伺服电机取块于自带的编码器，编码器的刻

步进电机和伺服电机的比较

王勇

（陕西渭河煤化工集团有限责任公司）

３步进电机和伺服电机在造型时的比较３．１步进电机在造型时的要点

３．１．１选择保持转矩保持转矩也叫静力矩，是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩，而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。

３．１－２选择相数两相步进电机成本低，步距角最少１．８度，低速时的震动较大，高速时力矩下降快，适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合ｉ三相步进电机步距角最少１．５度，振动比两相步进电机小，低速性能好于两相步进电机，最高速度比两相步进电机高百分之３０至５０，适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合；５相步进电机步距角更小，低速性能好于３相步进电机，但成本偏高，适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。

３．１．３选择电机应遵循先选电机后选驱动器原则，先明确负载特性，再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线，找到与负载特性最匹配的步进电机；精度要求高时，应采用机械减速装置，以使电机工作在效率最高、噪音最低的状态：避免使电机工作在振动区，如若必须则通过改变电压、电

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机安设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到高速的目的。

伺服电机又称执行电机，在自动控制系统中，用作执行元件，把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）也就是说伺服电机本身具备发出脉冲的功能，它每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应，所以它是闭环控制，步进电机是开环控制。

步进电机和伺服电机的区别在于：1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多，它的精确度就越高，伺服电机取块于自带的编码器，编码器的刻