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 compartida en el tiempo, corriente de control de tiempo multifásico, con esta corriente para alimentar el motor paso a paso, el motor paso a paso puede funcionar correctamente, el controlador es para la fuente de alimentación compartida en el tiempo del motor paso a paso, controlador de tiempo multifásico.

Con cada pulso eléctrico de entrada, el motor gira un ángulo 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 energización del devanado, el motor invertirá su sentido de giro. Por lo tanto, se puede controlar el número de pulsos, la frecuencia y el orden de energización de cada fase del devanado del motor para controlar la rotación del motor paso a paso.

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

El par motor de un motor paso a paso disminuye a medida que aumenta la velocidad. Al girar el motor, la inductancia de cada fase del bobinado genera un potencial eléctrico inverso; cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será este potencial. Como consecuencia, la frecuencia (o velocidad) del motor aumenta y la corriente de fase disminuye, lo que provoca una reducción del par motor.

El motor paso a paso puede funcionar normalmente a baja velocidad, pero si supera cierta velocidad no arrancará y emitirá un silbido.

El motor paso a paso tiene un parámetro técnico: la frecuencia de arranque en vacío. Es decir, el motor paso a paso, en el caso de una frecuencia de pulso en vacío, puede arrancar normalmente. Si la frecuencia de pulso es superior a este valor, el motor no puede arrancar normalmente y puede producirse una pérdida de paso o un bloqueo.

En el caso de una carga, la frecuencia de arranque debe ser menor. Si el motor debe alcanzar una alta velocidad de rotación, la frecuencia de pulso debe tener un proceso de aceleración; es decir, la frecuencia de arranque es menor y luego aumenta hasta la frecuencia alta deseada (velocidad del motor de baja a alta) con una aceleración determinada.

¿Por qué?motores paso a pasoes necesario controlarlo 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 ciclos. Su velocidad angular es proporcional a la frecuencia de pulso y se sincroniza con ella. Por lo tanto, si se conocen el número de dientes del rotor y el número de ciclos, se puede obtener la velocidad deseada controlando la frecuencia de pulso. Dado que el motor paso a paso se inicia mediante su par síncrono, la frecuencia de arranque no es alta para evitar la pérdida de pasos. En particular, a medida que aumenta la potencia, el diámetro del rotor y la inercia, la frecuencia de arranque y la frecuencia máxima de funcionamiento pueden llegar a diferir hasta diez veces.

Las características de frecuencia de arranque del motor paso a paso hacen que este no pueda alcanzar directamente la frecuencia de funcionamiento, sino que requiera un proceso de arranque, es decir, un aumento gradual de la velocidad desde baja hasta la velocidad de funcionamiento. La parada se produce cuando la frecuencia de funcionamiento no cae inmediatamente a cero, sino que requiere una reducción gradual de la velocidad desde alta hasta cero.

Por lo tanto, el funcionamiento del motor paso a paso generalmente consta de tres etapas: aceleración, velocidad constante y desaceleración. Los procesos de aceleración y desaceleración deben ser lo más cortos posible, y el tiempo de velocidad constante, lo más prolongado posible. En particular, en tareas que requieren una respuesta rápida, el tiempo necesario para completar el proceso desde el inicio hasta el final debe ser mínimo, lo que exige un proceso de aceleración y desaceleración lo más breve posible, y la máxima velocidad constante.

El algoritmo de aceleración y desaceleración es una de las tecnologías clave en el control de movimiento y un factor fundamental para lograr alta velocidad y eficiencia. En el control industrial, por un lado, se requiere que el proceso sea suave y estable, con un impacto mínimo en la flexibilidad; por otro lado, se requiere un tiempo de respuesta rápido y una reacción ágil. Asegurar la precisión del control para mejorar la eficiencia del procesamiento y lograr un movimiento mecánico suave y estable es un problema clave que el procesamiento industrial actual se ha propuesto resolver. 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 determinada relación.

Fórmula de cálculo: v(t)=Vo+at

Ventajas y desventajas: La curva trapezoidal se caracteriza por un algoritmo sencillo, 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 variación de velocidad del motor paso a paso, y la transición entre velocidad variable y velocidad uniforme no es fluida. Por lo tanto, este algoritmo se utiliza principalmente en aplicaciones donde los requisitos para el proceso de aceleración y desaceleración no son muy exigentes.

Aceleración y desaceleración de la curva exponencial
Definición: Significa aceleración y desaceleración mediante una 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 capaz de cumplir con los requisitos de control en tiempo real.

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