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文檔簡(jiǎn)介

1、第 5 頁 共 21 頁 桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙摘 要本文介紹的是在DICE-AT2型自控原理實(shí)驗(yàn)箱上,通過編寫匯編語言實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)以及正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)的控制。在試驗(yàn)箱上將電路搭好,打開軟件,輸入程序,將宏匯編程序經(jīng)過匯編,連接后形成.EXE文件裝入系統(tǒng),運(yùn)行程序觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向的變化。程序運(yùn)行后電機(jī)的變化跟預(yù)期相符,各項(xiàng)步驟運(yùn)行正常。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件,是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增,在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。關(guān)

2、鍵詞:步進(jìn)電機(jī);匯編編程;8088cpu;計(jì)算機(jī)控制AbstractIs introduced in this paper on the DICE - AT2 control principle experiment box, by writing assembly language implementation of the stepping motor speed regulation and control forward, stop, reverse.In test chamber, general layout is good, open software, input progra

3、m, the macro assembler after assembly, connection formation. EXE file into the system, run the program to observe the changes of motor speed and steering.Program is running after the change of the motor with expectations, the various steps to run normally.Stepper motor is the electrical pulse signal

4、 into angular displacement or linear displacement of open loop control stepping motor. Stepper motor as the executive element, it is one of the key products of electromechanical integration, widely used in all kinds of automation control system. With the development of microelectronics and computer

5、technology, step ?Key words: Stepping motor; Assembler programming; 8088 CPU; The computer control一 緒論11.1 背景11.1.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)3二 系統(tǒng)分析32.1 對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的分析32.2 對(duì)被控對(duì)象的分析3三 設(shè)計(jì)方案53.1 實(shí)驗(yàn)步驟5四 硬件調(diào)試5五 結(jié)果分析及心得體會(huì)6參考文獻(xiàn)8附錄9程序清單9第 16 頁 共 21 頁桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙一 緒論1.1 背景步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下

6、,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的??梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用,但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī),交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事,它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。 1.1.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理簡(jiǎn)

7、單的講,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)外來的脈沖,通過其內(nèi)部的邏輯電路控制步進(jìn)電機(jī)的繞組按一定的次序正反通電,從而實(shí)現(xiàn)其運(yùn)轉(zhuǎn)。以兩相1.8度步進(jìn)電機(jī)為例,其主要分為4線(雙極性),6線(單極性)兩種方式。 脈沖信號(hào)一般由CPU或單片機(jī)產(chǎn)生的,一般脈沖信號(hào)的比例為0.3-0.4左右,電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,比例則越大。 以四相步進(jìn)電機(jī)為例,四相電機(jī)工作方式有二種,四相四步為AB-BC-CD-DA;四相八步為AB-B-BC-C-CD-D-AB。 如圖為四相(實(shí)際為2相)式步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造圖。中間轉(zhuǎn)子由永久磁鐵所構(gòu)成,左邊為N極,另一邊為S極。定子有四組線圈,分別為L(zhǎng)1、L2、L3及L4,各線圈的C端共接電源正極,另一

8、端經(jīng)由開關(guān)接在電源的負(fù)極。 圖1 四相式步進(jìn)電機(jī)基本構(gòu)造圖步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī),采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電,就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。下圖是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 圖2 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖開始時(shí),開關(guān)SB接通電源,SA、SC、SD斷開,B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì) 齊,同時(shí),轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒,2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。 當(dāng)開關(guān)SC接通電源,SB、SA、SD斷開時(shí),由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒,2、5

9、號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推,A、B、C、D四相繞組輪流供電,則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同,可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等,但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半,因此,八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如下圖.a、b、c所示:a. 單四拍 b. 雙四拍 c八拍圖3 電源通電時(shí)序與波形1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)利用實(shí)驗(yàn)箱上步進(jìn)電機(jī)完成以下設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)任務(wù):(1)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié);(2)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)改切

10、換:正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)。二 系統(tǒng)分析2.1 對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的分析根據(jù)對(duì)DICE-AT2型試驗(yàn)箱的了解,8255cpu連同驅(qū)動(dòng)可以帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可以通過編寫延時(shí)程序來實(shí)現(xiàn),這個(gè)課題的電路圖設(shè)計(jì)及接線并不難,但在程序修改方面還是存在一定的難度,需要熟悉匯編語言的編程,其次需要有一定的專研精神。2.2 對(duì)被控對(duì)象的分析電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。 電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻,其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)

11、電機(jī),出于成本等多方面考慮,市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。拍數(shù):完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示,或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù),以四相電機(jī)為例,有四相拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍運(yùn)動(dòng)方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。注:2相勵(lì)磁通過的電流是1相勵(lì)磁時(shí)通過電流的2倍,轉(zhuǎn)矩也是1相勵(lì)磁的2倍。此時(shí)電機(jī)的振動(dòng)較小且應(yīng)答頻率升高,目前仍廣泛使用此種方式。四相拍如下(1相激磁):圖4 四相拍(1相激磁)四相拍如下(2相激磁):圖5 四相拍(2相激磁)四相八拍如下(1-2相激磁):圖6 四相八拍(1-2相激磁)三 設(shè)計(jì)方案本實(shí)驗(yàn)使及AD35-

12、02M型,四項(xiàng)八拍電機(jī),電壓為DC12V,其勵(lì)磁線圈及勵(lì)磁順序如3.1 實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖接線:(2)輸入程序,將宏匯編程序經(jīng)過匯編,連接后形成.EXE文件裝入系統(tǒng),也可直接從安裝目錄中調(diào)用EXP3.EXE文件。(3)運(yùn)行程序觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速,改變步間延時(shí),再觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速變化。四 硬件調(diào)試按照下圖連接好線路:圖7 實(shí)驗(yàn)線路(1) 軟件操作:輸入程序編譯鏈接打開調(diào)試窗口載入程序運(yùn)行程序(輸入G=0000:2000)(2)觀察步進(jìn)電機(jī)的變化。(3)根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求修改匯編程序。 調(diào)速的實(shí)現(xiàn):通過調(diào)用延時(shí)程序,使得步間延時(shí)變長(zhǎng),達(dá)到調(diào)速的效果。延時(shí)程序如下:DALLY:PUSHCX MOV CX,50H

13、 ; 轉(zhuǎn)速 A3:PUSHAXPOPAXLOOPA3POPCXRET 停止的實(shí)現(xiàn):通過調(diào)用幾個(gè)延時(shí)程序,實(shí)際上此時(shí)步進(jìn)電機(jī)還在運(yùn)動(dòng),只是太過緩慢,肉眼無法識(shí)別。A1_r1: ; 停CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALLA1_r五 結(jié)果分析及心得體會(huì) 通過修改修改程序,讓步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)(慢)正轉(zhuǎn)(快)反轉(zhuǎn)(慢)正轉(zhuǎn)(快)停反轉(zhuǎn)(快),實(shí)驗(yàn)結(jié)果運(yùn)行正常,步進(jìn)電機(jī)在完成所有的變化后保持反轉(zhuǎn)狀態(tài),直至按下停止指令。最初開始對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制等方面可以說是一片空白。但是后來經(jīng)過慢慢的查找資料,分析資料和實(shí)驗(yàn)調(diào)試最終還是成功了

14、。另外就是實(shí)驗(yàn)過程中,難免會(huì)出現(xiàn)一些問題,比如說程序編譯失敗、電機(jī)不轉(zhuǎn)等,遇到問題并不可怕,可怕的是不著手去解決問題。我仔細(xì)分析各個(gè)模塊,不斷測(cè)試發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)終于將系統(tǒng)運(yùn)行流暢了。這兩周我不僅學(xué)到了相關(guān)專業(yè)知識(shí),更學(xué)到了很多調(diào)試程序的經(jīng)驗(yàn)和方法。我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本,以解決理論和實(shí)際教學(xué)中的實(shí)際問題為目的,還要以實(shí)踐相結(jié)合,理論問題即實(shí)踐課題,解決問題即課程研究,學(xué)生自己就是一個(gè)專家,通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實(shí)踐結(jié)合的方式,理論的問題,也就是實(shí)踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識(shí)的鞏固,又有助于帶動(dòng)實(shí)踐,解決實(shí)際問題,加強(qiáng)我們的動(dòng)手能力

15、和解決問題的能力。相信這次的成功會(huì)給增強(qiáng)我們以后做事的信心。參考文獻(xiàn)1王宗培.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,20092陳理壁.步進(jìn)電機(jī)及其應(yīng)用M.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,20093劉寶延、 程樹康,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) M .2007年11月第一版:134-1674史敬灼, 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制技術(shù)M .2007年3月第2版:23-355孫笑輝,韓曾晉. 減少感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法J. 電氣傳動(dòng), 2011 (1) : 8-11.附錄程序清單STACK SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGM

16、ENTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H ;Step of motorTABLE2 DB 09H,08H,0CH,04H,06H,02H,03H,01H ;Step of motorDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AXMAIN: MOV AL,80H ;Initiate 8255 B(OUT)OUT 63H,ALMOVDX, 0A1: ;正 慢MOV BX,OFFSET TABLE MOV CX,0008H ;Number of step J

17、MP A2A2:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY_s ;Dally time INCBX INCDXCMP DX, 300HJEA1_sLOOPA2JMPA1A1_s: ;正 快MOV BX,OFFSET TABLE MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2_sA2_s:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY ;Dally time INCBX INCDXCMP DX, 1500HJEA1_srLOOPA2_sJMPA1_sA1_sr: ;反 慢MOV BX,OFFSET TABLE2 MO

18、V CX,0008H ;Number of step JMP A2_srA2_sr:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY_s ;Dally time INCBX INCDXCMP DX, 1500HJEA1_fLOOPA2_srJMPA1_srA1_f: ;正 快MOV BX,OFFSET TABLE MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2_fA2_f:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY ;Dally time INCBX INCDXCMP DX, 2000HJEA1_r1LOOPA2_fJMPA1_fA1_r1: ; 停CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALLA1_rA1_r:;反MOV BX,OFFSET TABLE2 MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2_rA2_

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