步进电机升降速曲线控制方法 

    在一些控制简单或要求低成本的运动控制系统中，经常用步进电机做执行元件。步进
电机在这种应用场合下最大的优势是：可以开环方式控制而无需反馈就能对位置和速度
进行控制。但也正是因为负载位置对控制电路没有反馈，步进电机就必须正确响应每次励
磁变化。如果励磁频率选择不当，电机不能够移到新的位置，那么实际的负载位置相对控
制器所期待的位置出现永久误差，即发生失步现象或过冲现象。因此步进电机开环控制系

 

统中，如何防止失步和过冲是开环控制系统能否正常运行的关键。

    失步和过冲现象分别出现在步进电机启动和停止的时候。一般情况下，系统的极限启动
频率比较低，而要求的运行速度往往比较高。如果系统以要求的运行速度直接启动，因为
该速度已超过极限启动频率而不能正常启动，轻则可能发生丢步，重则根本不能启动，
产生堵转。系统运行起来以后，如果达到终点时立即停止发送脉冲串，令其立即停止，则
由于系统惯性作用，电机转子会转过平衡位置，如果负载的惯性很大，会使步进电机转

 

子转到接近终点平衡位置的下一个平衡位置，并在该位置停下。

    为了克服失步和过冲现象，应在步进电机启停时进行如图 1 所示的升降速控制。

    

 

从图 1 可以看出，L2 段为恒速运行，L1 段为升频，L3

“

”

段为降频，按照 失步 的定义，

 

 

如果在 L1   

及 L3 段上升及下降的控制频率变化大于步进电机的响应频率变化，步进电机

就会失步，失步会导致步进电机停转，经常会影响系统的正常工作，因此，在步进电机

 

变速运行中，必须进行正确的升降速控制。

    

 

以下按不同的控制单元，介绍几种常用的步进电机升降速控制方法。

    1

——

、运动控制卡作上位控制单元

以 MPC01

 

系列运动卡为例

MPC01 系列运动控制卡可以作为 PC 机运动控制系统的核心控制单元。卡上的专用运动控
制芯片可自动进行升降速计算。其运动控制函数库中也有专门进行梯形升降速运动参数设

——

置的函数

set_profile(int ch, double ls, double hs, double accel)

 

。其参数定义如下：

    ch: 

 

设定的轴号。

    ls: 

 

设定低速（起始速度）的值。 单位为 pps（脉冲/

 

秒）

    hs: 设定高速（恒速段）的值。单位为 pps（脉冲/

 

秒）

    accel：设定加速度大小。单位为 ppss（脉冲/秒/

 

秒）