基于S7-200 PLC的步进电机运动控制系统设计

提出基于西门子S7-200 PLC的步进电机运动控制系统的设计与实现。由于S7-200系列PLC不支持圆弧插补功能,采用极限逼近的算法,利用PLC输出高速脉冲信号和方向信号驱动步进电动机进行画圆的工作,并通过系统的调试对该方法进行了验证。

基于STM32的步进电机加减速轨迹规划算法

针对传统步进电机开环控制下加减速过程中柔性冲击大、失步和过冲等问题,结合STM32单片机提出了一种离散化的、带有电流调节的S曲线加减速控制算法。首先,通过多项式算法构建连续光滑的S曲线,根据矩频特性拟合转速和转矩的关系,联立转速和功率的关系,推导出电流计算方法;然后,对连续的S曲线进行等时间间隔采样,完成对S曲线的离散化;最后,在Keil平台进行算法代码编写,将编译后的工程文件下载到STM32中,通过步进电机的速度和位置跟踪实验验证了算法的有效性。

宇航用步进电机驱动线路发展及展望

步进电机在各类空间指向和执行机构中获得广泛应用。介绍了步进电机基本原理和典型驱动控制电路,对空间步进电机驱动控制用电子元器件的发展、驱动线路的迭代和元器件国产化特征进行了介绍和总结。对步进电机驱动线路的发展进行了展望,为宇航步进电机驱动线路设计提供参考。

两相式混合步进电机速度和位移控制案例设计

步进电机在电脉冲信号的控制下能实现一定的角位移或线位移,掌握步进电机的控制技术非常重要。以两相混合式步进电机为控制对象,以单片机AT89C52和可编程计数器/定时器8253为主对电机进行速度和位移控制设计,对某一具体案例采用Proteus软件进行设计与仿真,包括控制电路和程序的设计。仿真和实验结果表明:该系统结构简单、容易实现、成本低,可用于其他步进电机的控制,并为教学或工程应用提供了参考。

仿人MPC算法在步进电机储能与建模中的研究

步进电机在电能存储和补偿过程中存在建模精确度低、输入采样量失真、模型结构多变和负荷输出失配等问题,从而导致电能存储和补偿无法达到预期设计标准。为此,将仿人MPC算法引入步进电机的数学建模过程中。首先,分析电能从输入采样到输出反馈的数学模型构建过程,以及步进电机存储与建模的工作原理;其次,针对模型失配和参数动态变化对步进电机产生的影响,利用仿人预测控制策略有效地解决了步进电机电能存储和补偿的精度问题。仿真实验结果表明,控制结果在模型匹配时性能良好,在模型失配时依然能满意运行,使储能与建模幅度和误差精度都能达到要求。

基于改进自适应遗传算法的小径短绳自动打捆机步进电机PID控制

为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良参数的退化现象。MATLAB仿真结果表明,改进的自适应遗传PID提高了收敛精度,并具有更快的收敛速度。针对步进电机的实际测试结果表明,与经典遗传算法相比,改进的自适应遗传PID调整时间更短、超调量更低。

基于灰狼算法的步进电机滑模控制系统设计

为了改善转台方位轴的位置精准度及抖振现象,本文围绕步进电机控制系统展开研究。设计了指数趋近律的位置方程,应用了灰狼优化算法整定滑模控制系统的多项参数。在此基础上建立了数学模型,使用MATLAB/Simulink构建了位置三闭环仿真,对系统的位置精准度、抗干扰能力进行分析,并与PID控制系统、传统的滑模控制系统进行了比较。仿真结果表明优化后的控制系统较稳定,响应速度快,抗干扰能力强。最后基于STM32F10ZET6主控芯片搭建了硬件平台,实验证明了优化后的控制策略有效提升了位置精准度,保证了系统的可靠性。

基于反正切函数的步进电机位置闭环控制

步进电机高精度闭环控制通常需要采用基于磁场定向控制,该方法需要步进电机的精确模型,然而步进电机具有强非线性,高精度模型难以获得。为了解决这一问题,提出了一种基于反正切函数的位置闭环脉冲频率控制方法。该方法不需要控制对象的精确模型,调节参数具有明确的物理意义,可以根据控制需求确定调节参数。通过搭建试验平台对控制算法进行验证,试验结果表明,在跟踪正弦信号θ_(ref)=450sin(0.628 t)时,跟踪误差峰峰值(PV)与PI控制相比减少了近42%,有效提高了跟踪精度。该方法为步进电机位置闭环控制提供了一种新思路。

基于驱动力计算的压线轮步进电机转速稳定控制

为实现卡线器安装装置的轻量化设计以及行走速度稳定控制的需求,提出了一种压线轮步进电机加速与减速控制的方法。基于系统受力状态分析,计算不同驱动力下的负载特性和步进电机转矩频率特性,使用迭代法求解电机的最优加速速率。在微处理器电路上编制程序,实现了驱动电机的稳定起动、行走及制动,实物试验验证改算法的有效性。

基于S7-1500 PLC的步进电机PID控制

通过对PLC的软件编程,实现了S7-1500 PLC对步进电机的PID控制。首先明确了PLC、步进电机和步进电机驱动器之间的电气连接关系;然后利用S7-1500 PLC配套的博途软件进行了PTO组态和轴工艺组态,基于HMI设计了人机交互界面,设计了PID控制器;最后搭建了实验系统,利用临界比例度法整定了PID参数。实验验证了步进电机PID控制的调整时间小于1min,位置精度小于0.02°。

两相混合式步进电机控制方法研究与设计

两相混合式步进电机由有定子和转子组成,每当脉冲激励发生,电流经过绕组会形成磁场,而依序进行的脉冲激励导致磁场的变化,从而引导转子旋转。在每一个脉冲激励形成的电磁场影响下,转子旋转一个固定齿距角度。所以两项混合步进电机存在定位精度高,步距角灵活等特点,但是在长期生活实践中也存在由于启动频率过高,产生堵转现象。当输入驱动脉冲频率较高时,步进电机已经不再是步进式地转动了,而是进入连续转动状态,因此,步距角设置较大时,步进电机带动负载的能力会大大下降等缺点,对两相混合式步进电机控制方法研究将解决上述缺点。

步进电机的单片机控制系统设计研究

在科技快速发展的背景下,现阶段应用的步进电机所配置的齿轮箱、直线运动执行装置等较为先进,能实现难度较大、复杂程度较高的线性运动,这使步进电机得到了广泛应用与快速发展。在步进电机控制系统中,单片机具有至关重要的作用,作为核心部件,其性能质量会对步进电机的整体性能质量造成直接影响。所以,为保证步进电机功能正常发挥,需要合理设计单机片控制系统。基于此,主要探究了步进电机的单片机控制系统设计,以期为相关人员提供参考。

宇航步进电机多工况温度场仿真与试验研究

针对宇航步进电机在不同工况下,温升差异大导致温度场仿真模型难以准确预测电机实际温升的问题,建立某型号步进电机三维温度场有限元仿真模型,搭建试验平台对步进电机多工况下温升规律进行研究。结合实际温升数据,不断对仿真模型系数进行修正,将修正后的仿真模型系数应用到新电机的温度场计算,对比仿真模型计算温升与实际温升之间的误差,结果表明修正后的步进电机温度场仿真模型准确性较高,可对多工况下步进电机的温度场计算提供依据。

基于单片机的步进电机伺服控制器设计

电机是一种常见的电磁装置能将电能转换为机械能,广泛应用于现代社会工业生产、交通运输和个人生活中。本设计以单片机为核心的驱动控制系统既步进电机控制器,系统整体将实现的功能为:用户可操作一个4×4键盘将命令与数据输入给单片机,而LCD显示屏实时得将当前操作信息或伺服控制系统运行时各项数值显示出来,键盘与LCD显示屏将组成基本的人机交互窗口,实现操作简单的对步进电机的控制。单片机内的程序将输入的命令与数据进行处理,生成驱动步进电机的脉冲信号,达到令步进电机做正反转、加减速、定时、定步和细分驱动等功能。

步进电机的PLC控制系统设计

首先,设计了步进电机调速电气控制系统的总体方案,并根据相应模块,对现有步进驱动功能模块的功能进行了分析和选择。主要包括PLC控制模块、传感器模块、电机驱动模块、电源等部分。其次,给出了步进电机调速电气控制系统编程工具控制传感器和控制电机的具体程序,并实现了自动循环定位。在现场实验中,调试出了系统多个工作模式的具体方法,分析了步进定位的物理对象,并在其中加入了人机界面,实现步进电机调速系统的可视化。

步进电机细分驱动系统软件设计研究

步进电机在精密定位应用中广泛使用,但其在未引入细分驱动技术时存在振动和噪声等限制问题。基于此,文章围绕驱动系统的总体设计展开,确保系统的模块化和可扩展性;详细介绍了软件系统的搭建,构建了一个稳定且高效的软件平台;通过系统仿真实验被用来验证所提方法的有效性。实验结果表明,该软件设计显著提高了步进电机的性能,尤其在微步运动控制方面展现了较高的精确度和稳定性,证明了细分驱动技术在高精度运动控制中的实用价值。

基于二阶滑模算法的步进电机自动升降转速控制方法

受各部分联动关系的影响,步进电机转速的升降调节控制效果难以满足实际需求。为此,提出基于二阶滑模算法的步进电机自动升降转速控制方法。在综合步进电机转子的运动方程、步进电机的电磁力矩方程、电机转动方程及阻尼系数方程的基础上,构建步进电机数学模型,并明确通过调节输入电流,控制步进电机的转速,使得电机达到期望转速的控制目标。在具体的控制阶段,引入二阶滑模控制器,根据增益系数对滑模面函数和滑模控制律进行循环迭代,直至满足控制要求。测试结果表明,设计控制方法不仅能够实现在短时间内迅速调整测试步进电机转速,并且转速表现出较高的稳定性,满足实际应用需求。

步进电机控制系统的设计及应用探析

控制系统是步进电机应用的重要内容,需要对步进电机控制系统的相关内容进行深入研究。基于此,本文将步进电机控制系统作为研究对象,介绍了步进电机的基本概念,分析步进电机控制系统的基本原理,从系统构成、电路设计、功能实现三个维度,详细概述步进电机控制系统的设计内容,通过实际应用,对步进电机控制系统的功能进行验证,旨在为更多机械制造单位提供思考方向,提升机械制造产品质量,助力各领域有序发展。

两相混合式步进电机高性能闭环驱动系统设计

在研究传统步进电机开环细分驱动与控制算法的基础上,提出了一种带编码器步进电机超前角控制的“位置+电流”闭环驱动方案。传统开环细分驱动方案给定的电流相位角与转子位置无关,而此闭环驱动方案使用编码器检测转子实际位置,并计算位置误差、速度误差信息以实时调整电流细分给定的电流相位角,从而更好地改善步进电机在不同转速下的工作性能。采用TI公司高性能处理器TMS320F28069作为主控单元,IR2104S、IRF540作为功率驱动电路,搭建步进电机位置闭环实验平台,并对不同转速的电流以及位置精度进行测试。实验结果表明,该闭环驱动方案可以很好地改善步进电机低速抖动与高速失步的问题,在60~1200 rpm转速范围可以很好地工作,位置精度控制在10个脉冲内,达到了传统伺服电机的水平,具有较好的市场应用价值。

数字电子技术课程思政教学案例设计--以步进电机的控制为例

随着课程思政在专业课程教学中的深入实践,按照新工科课程体系教学要求,需要将项目式教学与课程思政元素相互融合。该案例以“精益求精”为思政元素,以工程应用为教学目标,采用“显隐结合”的思政教学模式,以“课内知识-课后拓展-仿真实践-纠错-工程应用”为主线设计了教学案例。案例结合“Multisim14电路仿真软件”和“学习通平台”线上课资源展开,打破不同课程之间隔层,不仅包含数字电子技术课程内容,也涉及到C语言程序设计、单片机原理与接口技术的课程知识。这种教学改革案例的设计在多门专业课程间进行“搭桥”,使能力培养目标更明确,在更好地激发学生学习积极性的同时助力专业核心课程群建设。