Control de aceleración y desaceleración del motor paso a paso

Motor paso a pasoprincipio de funcionamiento
Normalmente, el rotor de un motor es un imán permanente. Cuando la corriente fluye a través del devanado del estator, este produce un campo magnético vectorial. Este campo magnético impulsa al rotor a girar un ángulo tal que la dirección del par de campos magnéticos del rotor coincide con la del campo del estator. Cuando el campo magnético vectorial del estator gira un ángulo...

Motor paso a pasoes un tipo de motor de inducción, su principio de funcionamiento es el uso de un circuito electrónico, la corriente continua en una fuente de alimentación de tiempo compartido, corriente de control de temporización multifásica, con esta corriente para la fuente de alimentación del motor paso a paso, el motor paso a paso puede funcionar correctamente, el controlador es para fuente de alimentación de tiempo compartido del motor paso a paso, controlador de temporización multifásica.

Cada pulso eléctrico de entrada hace que el motor gire un paso hacia adelante. Su desplazamiento angular de salida es proporcional al número de pulsos de entrada y la velocidad es proporcional a la frecuencia de los pulsos. Al cambiar el orden de activación del devanado, el motor invertirá la dirección. De esta manera, se puede controlar el número de pulsos, la frecuencia y el orden de activación de cada fase del devanado para controlar la rotación del motor paso a paso.

La precisión del motor paso a paso general es del 3-5% del ángulo de paso y no se acumula.

El par de un motor paso a paso disminuye a medida que aumenta la velocidad. Al girar el motor paso a paso, la inductancia de cada fase del devanado del motor forma un potencial eléctrico inverso; a mayor frecuencia, mayor potencial eléctrico inverso. Bajo su acción, la frecuencia (o velocidad) del motor aumenta y la corriente de fase disminuye, lo que provoca una disminución del par.

El motor paso a paso puede funcionar normalmente a baja velocidad, pero si es superior a una determinada velocidad no arrancará y se escuchará un silbido.

El motor paso a paso tiene un parámetro técnico: frecuencia de arranque sin carga, es decir, el motor paso a paso en el caso de una frecuencia de pulso sin carga puede arrancar normalmente, si la frecuencia de pulso es mayor que el valor, el motor no puede arrancar normalmente, puede producirse un desfase o bloqueo.

En caso de carga, la frecuencia de arranque debe ser menor. Para que el motor alcance una alta velocidad de rotación, la frecuencia de pulso debe experimentar un proceso de aceleración; es decir, la frecuencia de arranque debe ser menor y luego aumentar hasta la frecuencia alta deseada (velocidad del motor de baja a alta velocidad) a una aceleración determinada.

¿Por qué?motores paso a pasoNecesitan ser controlados con reducción de velocidad
La velocidad de un motor paso a paso depende de la frecuencia de pulso, el número de dientes del rotor y el número de pulsaciones. Su velocidad angular es proporcional a la frecuencia de pulso y está sincronizada con este. Por lo tanto, si el número de dientes del rotor y el número de pulsaciones son ciertos, se puede obtener la velocidad deseada controlando la frecuencia de pulso. Dado que el motor paso a paso arranca gracias a su par síncrono, la frecuencia de arranque no es alta para evitar la pérdida de paso. En particular, al aumentar la potencia, el diámetro del rotor y la inercia, la frecuencia de arranque y la frecuencia máxima de funcionamiento pueden diferir hasta diez veces.

Las características de la frecuencia de arranque del motor paso a paso hacen que este no alcance directamente la frecuencia de operación, sino que se inicie gradualmente desde una velocidad baja hasta alcanzar la velocidad de operación. Se detiene cuando la frecuencia de operación no se reduce inmediatamente a cero, sino que se reduce gradualmente a alta velocidad hasta alcanzarla.

Por lo tanto, el funcionamiento del motor paso a paso generalmente requiere tres etapas: aceleración, velocidad constante y desaceleración. El proceso de aceleración y desaceleración debe ser lo más breve posible y el tiempo a velocidad constante debe ser lo más largo posible. Especialmente en trabajos que requieren una respuesta rápida, el tiempo requerido para el recorrido desde el punto de partida hasta el final es el más corto, lo que requiere un proceso de aceleración y desaceleración lo más corto posible y la máxima velocidad a velocidad constante.

El algoritmo de aceleración y desaceleración es una de las tecnologías clave en el control de movimiento y uno de los factores clave para lograr alta velocidad y alta eficiencia. En el control industrial, por un lado, se requiere que el proceso de procesamiento sea fluido y estable, con un impacto mínimo en la flexibilidad; por otro, requiere tiempos de respuesta rápidos y una reacción rápida. Con la premisa de garantizar la precisión del control para mejorar la eficiencia del procesamiento y lograr un movimiento mecánico fluido y estable, el procesamiento industrial actual ha resuelto este problema clave. Los algoritmos de aceleración y desaceleración comúnmente utilizados en los sistemas de control de movimiento actuales incluyen principalmente: aceleración y desaceleración de curva trapezoidal, aceleración y desaceleración de curva exponencial, aceleración y desaceleración de curva en forma de S, aceleración y desaceleración de curva parabólica, etc.

Aceleración y desaceleración de curva trapezoidal
Definición: Aceleración/desaceleración de forma lineal (aceleración/desaceleración desde la velocidad inicial hasta la velocidad objetivo) con una relación determinada

Fórmula de cálculo: v(t)=Vo+at

Ventajas y desventajas: La curva trapezoidal se caracteriza por un algoritmo simple, menor consumo de tiempo, respuesta rápida, alta eficiencia y fácil implementación. Sin embargo, las etapas de aceleración y desaceleración uniformes no se ajustan a la ley de cambio de velocidad del motor paso a paso, y la transición entre velocidad variable y velocidad uniforme no puede ser suave. Por lo tanto, este algoritmo se utiliza principalmente en aplicaciones donde los requisitos para el proceso de aceleración y desaceleración no son altos.

Aceleración y desaceleración de curva exponencial
Definición: Significa aceleración y desaceleración por función exponencial.

Índice de evaluación del control de aceleración y desaceleración:
1、El error de trayectoria y posición de la máquina debe ser lo más pequeño posible

2、El proceso de movimiento de la máquina es suave, la vibración es pequeña y la respuesta es rápida.

3. El algoritmo de aceleración y desaceleración debe ser lo más simple posible, fácil de implementar y cumplir con los requisitos de control en tiempo real.

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