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电机控制范文10篇

时间：2023-03-30 04:03:33

电机控制

电机控制范文篇1

关键词：机电一体化；电机控制与保护；探究

近些年来，伴随我国机电一体化设备实践应用范围的日渐拓展，其对应的电机控制及保护路径等的实践化应用状况也日益突显。基于以上相应状况，本文适时针对相应显现出的问题状况，有机对其进行了专项化的对策性分析，以更好为我国的机电一体化实践运用提供定性参考服务，具体相关内容如下所示：

1机电一体化的简要阐述

机电一体化技术，即是以电子技术作为设备研发与运用的导向性基础载体，并且在实践技术设备研发进程中，对具体运作中的控制能效、信息处理能效以及动力能效进行积极优化地建设，从而有机提升机电一体化的实践性应用。伴随我国经济的稳步提升以及科技的不断革新，对于机电一体化的探究与研发也在日渐拓展加深，并且与时俱进地相继建构起一类自成体系的创新型学科，具体该学科在实践化运用进程中的优势特性较为多元且突显，譬如能效多元化、品质较高、可靠性较强等。其有利于我国相关机械设备以及软件设备的优化配置，还对于相关的生产量化目标的达成有较大的催化、促进效用。

2关于机电一体化技术的应用

近些年来，基于我们国家科学技术的迅猛发展，对应机电一体化的适用范围也进一步得以拓展，具体的机电一体化技术也日渐被广泛应用于社会多元化领域，其中当前运用最为广泛的即是自动化、自动生产线以及数控机床两个维度。其中具体的数控机床以及相应的数控技术，与时俱进、历久弥新，整体在各细化方面都相继有了较显性的提升，其实际可以呈现为：对应数控机床的主观创设思维更加趋于人性化；具体机床的内置硬件，即就是各精细化的构架零部件都相对有了统一性、规范化的限定标准，实践的兼容性特征日渐突显；此外，其中对于相关的机床设备等常规化工作的管控方式更趋于客观、理性化，具体如特定的一台机床可以同一时期地施控于数台机床，或者其可以有机择选专项化的一台机床去对一台机床施行控制；实践相关机械的常规性工作流程趋于简易、便捷化，其相应的机械设备一体化模式，常还会将各类别的单一性项目工作有机集成至完备系统运作进程中；对于专项的数控装置而言，其对应的控制机构成主要是基于单板以及单片机，同时还有装置专用的模板、芯片等协同构成等。

3机电一体化中电机控制与保护的相关问题状况

3.1具体的控制与保护装置方面实存问题。3.1.1控制与保护装置实存运行薄弱问题。该细化环节的应用进程中，往往易于受到来自外部环境相关的限定，从而后续显现运行出现失误的境况。与此同时，在具体环节的运行进程中，其内部系统的相关失误，也常会对实际控制与保护装置的常规化运作有极大地限定影响，继而对日常化系类生产活动的平稳施行与推进有一定的阻碍影响。3.1.2控制与保护装置的相关零部件灵敏性较低、存在缺失。诸如此类问题状况的呈现，常是由于具体零部件自身的缺劣特性而实际引起的。其的实践性存在，常易于引发机电一体化实践性应用进程中产生故障性运作问题，这在一定境况下为相关安全性生产制造了定性化的潜在隐患，这对于相对应的企业常规化生产活动的持续性开展等有一定的制约影响。3.2具体井下机电设备应用的相关实存问题。3.2.1对应的机电设备亟待收受高效、合理的运用。客观、规范化的运用可在较大程度上促进实体电机设备的常规性运转，还可有机保障对应机电一体化装置的规范化运作，这对于相关企业的系类生产活动有极大的积极催化效用。3.2.2相应设备应用中作业人员的能动安保自主性亟待提升。由于实践生产运作过程中，总是缺少不了对整体安全性能以及稳定性能的保障以及把控，因而，为了实现生产运作中有机提升对系类机电设备的高品质、持续化运用，应当切实强化井下机电设备应用进程中系类从业人员的安保性自主意识，以有效规避在企业日常性生产运作过程中出现系类安保性不良状况，以及适时缓和相关企业的额外成本耗费等。

4机电一体化下对电机控制与保护的对策性分析

4.1进一步加强对电流的把控及对电压的管理。（1）实体的电机在常规化的生产运作过程中，差异化规格的电机其对应的额定电流、限定功率以及额定电压等多元化限定数据信息也不尽相同。一般而言，额定性的数据常对于实体电机的电流、电压的实践运用状况有一定的规范化限定效用，其对于机电一体化的应用也常会产生定性的保障性效用。基于此，在实践机电一体化设备的运用进程中，为了更有效地规避其中对应的控制与保护装置频次发生相关故障，相应的工作人员应当细致、详尽地把控实际一体化装置中的系类额定电流、电压等参数值，以有效规避其相关不稳定故障的发生，从而更好地维系实际机电一体化装置的规范化运作。（2）由于实际的机电一体化装置中控制与保护装置的相关零部件灵敏性较低、存在缺失，因而实践进行机电一体化常规运作中，应对于其中的相关零部件的灵敏性与效用性进行能动性的提升，其中对相关性零部件灵敏性的提升可有机运用先进科学手段来施行，以便更好达成企业进行生产运作相关设备的产品品质提升。此外，还应当有意识地提升控制与保护装置内零部件有效性，以便能动降低机电一体化后续的故障发生率，从而更好地使相应企业获取生产经济收益等。4.2强化对相关装置的周期性定检。（1）实践对相关装置进行周期性定检活动前，应对于具体的检查进行明晰化的规范限定。譬如，可适时定制相关的规范化施检细则、专项化检查细则等，以有效降低一体化装置实践运用中各系类故障状况的发生率。（2）在实际施检之前，还应对具体的机电一体化装置设备等整体性进行有机地把控与悉知。该方面主要是由于实际的机电一体化设备依据多元化零部件协同构成，而其中繁复性的零部件较易于出现灵敏性较低、有效性缺失等状况，因而，相应专项化人员在有机强化对机电一体化装置施行周期性定检工作时，应当积极对其中的内构零部件进行全面化、整体性的监测等，以更好地保障对应的机电一体化装置在实践性应用进程中，其中的多样性内部组成零部件的灵敏度以及实存有效性等，从而更高效地规避后续运作过程中频发故障境况下，因对于相关性装置设备的检修而致使企业实践的生产效率低下等。

5结束语

综合以上相关探析可以了解到，本篇以对机电一体化的简要阐述为基本切入点，接着依次探析了关于机电一体化技术应用的相关内容；在机电一体化的前提下电机控制以及保护装置相关方面实存的状况，如具体的井下机电设备应用进程中相关存在的问题等。后续还对机电一体化下对电机控制与保护进行了适时地对策性分析，譬如，主要从进一步加强对电流的把控及对电压的管理，以及有机强化对相关装置的周期性定检两项维度来进行适时探究。经由对本项课题相关内容的专项化研习与探究，我们可以了解到，现实生活中对于机电一体化的实际运用仍存相关的问题状况，所以，后续社会发展进程中我们仍需与日革新、不断探索，更客观、精准性地施行针对性探究，以便更好地为基于机电一体化下电机的控制与保护的长远化探究提供适时的参考性服务，从而积极推进我们国家机电一体化的实践应用与革新发展等。

参考文献

[1]赵丽.基于机电一体化中的电机控制与保护[J].电子技术与软件工程，2018，141（19）：142.

[2]车文亮.浅谈机电一体化中的电机控制与保护[J].农家参谋，2017（08）：87.

[3]潘彩霞.机电一体化应用中的电机控制与保护路径研究[J].装备制造技术，2017（3）：208-209.

电机控制范文篇2

2关于机电一体化技术的应用

3机电一体化中电机控制与保护的相关问题状况

3.1具体的控制与保护装置方面实存问题。3.1.1控制与保护装置实存运行薄弱问题。该细化环节的应用进程中，往往易于受到来自外部环境相关的限定，从而后续显现运行出现失误的境况。与此同时，在具体环节的运行进程中，其内部系统的相关失误，也常会对实际控制与保护装置的常规化运作有极大地限定影响，继而对日常化系类生产活动的平稳施行与推进有一定的阻碍影响。3.1.2控制与保护装置的相关零部件灵敏性较低尧存在缺失诸如此类问题状况的呈现，常是由于具体零部件自身的缺劣特性而实际引起的。其的实践性存在，常易于引发机电一体化实践性应用进程中产生故障性运作问题，这在一定境况下为相关安全性生产制造了定性化的潜在隐患，这对于相对应的企业常规化生产活动的持续性开展等有一定的制约影响。3.2具体井下机电设备应用的相关实存问题。3.2.1对应的机电设备亟待收受高效尧合理的运用。客观、规范化的运用可在较大程度上促进实体电机设备的常规性运转，还可有机保障对应机电一体化装置的规范化运作，这对于相关企业的系类生产活动有极大的积极催化效用。3.2.2相应设备应用中作业人员的能动安保自主性亟待提升。由于实践生产运作过程中，总是缺少不了对整体安全性能以及稳定性能的保障以及把控，因而，为了实现生产运作中有机提升对系类机电设备的高品质、持续化运用，应当切实强化井下机电设备应用进程中系类从业人员的安保性自主意识，以有效规避在企业日常性生产运作过程中出现系类安保性不良状况，以及适时缓和相关企业的额外成本耗费等。

4机电一体化下对电机控制与保护的对策性分析

5结束语

参考文献

[1]赵丽.基于机电一体化中的电机控制与保护[J].电子技术与软件工程，2018，141（19）：142.

[2]车文亮.浅谈机电一体化中的电机控制与保护[J].农家参谋，2017（08）：87.

[3]潘彩霞.机电一体化应用中的电机控制与保护路径研究[J].装备制造技术，2017（3）：208-209.

电机控制范文篇3

[关键词]机电一体化；电机控制；电机维护

1机电一体化主要内容及相关内涵

经济的快速发展推动科学技术的更新，机电一体化主要是以新型生产技术作为核心的机械生产形式之一，该技术的应用主要是将电子操控技术与机械设备进行有效结合，可以提升机械设备控制效率。在机电一体化中计算机信息技术是重要的第二环节，通过该技术将电机硬件与系统软件进行有机结合，从而达到自动化生产与智能化生产的同步运作。而第三部分重要技术就是由传感检测技术组成，该技术在机电一体化的应用中主要是为了针对机电运转进行自动控制与调节，从而确保机电一体化能够处于高效运转状态中。尽管当下机电一体化在许多生产领域都发挥了不可替代的作用，并且得到大范围的推广。但是在具体应用过程中仍然存在某些问题，要想确保机电一体化电机更好地进行运转、生产，必须要对电机进行有效控制以及维护，才能够确保电机的有效生产与长久使用寿命。

2电一体化中电机控制与维护过程存在问题

目前机电一体化技术应用比较成熟，但是在针对电机控制与维护过程中，传统的电机控制与维护方案都无法满足机电一体化高效运转的要求。而且陈旧、传统的电机控制设备无法对电机起到关键的保护作用。而且电机在生产运营过程中所面临的环境是比较特殊的，要想有效避免电机运转高效、长久，就需要对电机环境进行建设。随着生产力水平的持续提升，对于电机要求愈加严格，电机控制倘若出故障就会给生产造成极大的负面干扰。比如电机操作人员在应用指令进行执行环节中，如果自动化电机无法对指令进行精确地识别，就可能会对电机运作造成影响。此外在生产环节当中，电机一旦产生异常状态就会对整个作用造成影响。上述问题出现的原因是多方面的，涵盖但是不限于短路问题、电机过热等等，这时就对电机控制、保护系统有着更加严格的要求。机电一体化电机的操作环节中，传统的电机保护装置通常运用的是电磁继电器以及带有熔断器等相关的硬件防护措施，然而随着机电一体化技术的进步，这种简单的防护措施在信息处理环节中，会造成数据精确性的不足，不适应现在生产的进步与发展，还会造成许多事故的产生，这些都与机电系统灵敏性有着紧密的联系，从整体来看，以电磁继电器与熔断器所构成的硬件防护措施，在综合性能上存在着较大的提升空间。

3机电一体化对电机控制与维护的具体策略

3.1对机电一体化中运行设备进行定期检查。机电一体化当中的硬件设备以及信息系统互相构成了机电一体化的整体系统，其中电机是整个体系当中的核心环节，为机电一体化装置提供了必要的运转动力，然而因为其运作环境的影响，电机在生产环节中时间周期比较长，运转频率十分高，会让电机置身处于高负荷的工作状态，倘若不进行定期的保护与维修，不仅会造成硬件设备的磨损，并且还会导致电机硬件设备当中产生故障，失去其原有的电机工作状态。所以在针对机电一体化运行设备工作运转管理与维护的环节中，必须要定期对电机相关设备进行检查，对其中关键轴承以及硬件性能进行评估，倘若出现需要调整的部件，应该及时的进行上报与维修，对于常规部件必须要经常进行有效养护，将由电击引起的可能会产生的安全事故进行杜绝，从而确保整个机电体系的设备正常，以及后续稳定长期的运转。3.2对电机电压与电流进行合理管控。在机电一体化的实际应用环节中，电机作为机电一体化工作的主要组成内容，运用电机所产生的电力，为机电一体化提供其必需的能量来源，此外通过电流与电压之间的相互转换，可以推动整个电机系统良性的运转。电流与电压两个数据直接影响着电机能否正常运转，而在实际操作中不同环节的应用中，不同电机系统需要不同的电压与电流，在工作运转当中，倘若某部电机能够稳定的运转，则表明电机中的电流与电压，属于标准的值域当中相反，电机如果在运行中出现动力不足等问题，极大可能是因为电流与电压达不到相关标准。3.3及时清理机电一体化设备运转工作环。由于机电设备的特殊性对于工作环境有着一定的要求，而且电机在正常运转中通常会产生静电，长时间的运转会由于静电作用吸附着诸多杂质与灰尘。长此以往，倘若部队产生的杂质与灰尘进行系统性的清理，不仅会对电机造成一定的物理损伤，同时由于不同杂质所产生的化学反应，会对机件表面造成化学属性上的损害与腐蚀，甚至会影响到电机的后期运转。所以不仅要及时的检查工作环境是否符合机电一体化运转的基本要求，还需要对机电一体化工作当中所吸附的垃圾进行通风与处理。相关车间可以安排定期人员对整个机电一体化的设备运转环境进行定期清理。

4结语

总而言之，机电一体化的应用需要电机控制与维护水平提升作为保障。希望本文对机电一体化的电机控制和维护策略的分析可以帮助相关生产提升机电一体化应用水平。

【参考文献】

[1]潘彩霞.机电一体化应用中的电机控制与保护路径研究[J].装备制造技术,2017(03):208-209+216.

[2]李宗敏.机电一体化应用中的电机控制与保护路径简述[J].中国设备工程,2018(15):197-198.

电机控制范文篇4

[关键词]机电一体化；电机控制；电机保护

随着科技的不断发展和进步，我国机电一体化技术呈现出了良好的发展态势。机电一体化技术最早出现在上个世纪，但是我国的机电一体化技术相比于发达国家起步较晚，缺乏相应的技术支持，但是经过技术人员的不断努力，到目前，我国很多行业已经充分完善了机电一体化，并运用到了实际生产中，取得了不错成效。但是不可忽视的是，尽管我国机电一体化技术取得了可喜的成绩，但是在机电一体化的推广过程中，如何对电机进行有效的控制和保护，仍然是我们需要关注的问题。

1机电一体化的发展背景

机电一体化的发展，大致可以分为三个阶段。第一是发展初期，机电一体化起源于大约1970年前后，由于计算机技术的兴起和发展，人们开始有意识地将计算机技术加入到传统的机械技术中来，这样的探索在第二次世界大战之后对于经济的恢复有着非常积极的促进作用。在机电一体化的第一阶段，各项技术都不算成熟和完善。机电一体化的第二阶段可以称之为高速发展阶段。得益于当时各项科学技术的飞速发展，比如通讯技术，电脑技术和集成电路工艺，机电一体化技术获得了良好的发展基础。第三阶段是机电一体化技术的黄金发展阶段，此时机电一体化已经获得了广泛的认可并被大力推广，相应的学科体系也开始走进大众视野，机电一体化迎来了全新的发展时期。

2机电一体化的相关技术

2.1机械技术。机械技术是机电一体化技术的基础。机电一体化是在传统的机械技术的基础之上加入电子信息技术形成的。机电一体化的最大亮点在于机电一体化既具有新型电子操控的高效率，又具有传统机械技术的生产特点。在机电一体化的应用中，传统机械技术与电子信息技术相辅相成。2.2电子信息技术。机电一体化，顾名思义，就是“机”和“电”两部分的融合。“机”，就是机电一体化中的机械部分，主要是由生产机器组成；“电”则是指电子信息技术，是指计算机和网络，机电一体化与传统机械技术最大的区别就在于，机电一体化实现了由电脑代替人对生产器械实施控制，不仅让工人解放了双手，也使生产过程更加智能高效。2.3传感检测技术。电脑的传感技术，就好比是人类的感觉知觉，是电脑的感受器官。电脑通过传感技术，可以对生产情况实时感知，并及时对生产进行调整。电脑传感检测范围越广，检测越精准，其智能化程度就越高，机电一体化的完成度也就越高。传感检测技术是否足够精准，是衡量机电一体化技术的一项重要指标。

3机电一体化中电机的构成及工作原理

3.1电机的构成。在机电一体化的结构中，不同类型的电机有不同的种类。本文以最常见的家用电器电机为例:家用电器的电机一般分为串激电机和永磁电机，这其中的驱动部分，是电机的核心，也是输入输出的转换渠道。3.2电机的工作原理。电机在工作过程中包括电压，电流，传感信号等参数，当这些参数合格时，电机才能正常工作。而在机电一体化系统中，最关键的一步：电能转化为机械能，由电机来承担。为保证整个机电一体化系统的正常运转，必须加强对电机的保护和控制。

4机电一体化技术中电机控制与保护存在的问题

4.1控制与保护装置不能满足应用需求。我国现行的控制与保护装置大多数是利用电磁理论和电热理论，加上熔断器和短路装置所建立的控制与保护系统。这种系统是现阶段可以达到的最科学最完善的控制保护系统。尽管如此，该系统还是存在着诸多问题，需要进一步加强。其中最主要的问题是零件灵敏度问题，正常情况下，当电机出现问题使，系统及时检测到电机故障，会发出警报。但有时，由于探测器或是警报器反应不够灵敏，从电机故障到发出警报到电机终止工作，往往存在一定的时间延迟，而生产事故也大多发生在这段时间内。由此可见，电机零件的灵敏度不足，导致电机控制与保护装置不能很好的满足要求。4.2井下机电设备仍有待完善。由于井下事故发生频率较高，井下机械设备的电子化亟待推广。之所以井下几点设备推广难度大，是因为目前在井下作业方面，机电一体化还存在一些问题，这些问题影响了电机控制与保护的效果。井下作业最常见的是鼠笼式异步电机，但是鼠笼式异步电机目前的安全性和稳定性还有待提高。可见，机电从业者需要充分重视相关问题，争取早日保证井下机电设备能够安全高效的投入使用。

5机电一体化应用中电机控制与保护路径

5.1强化电压与电流控制。机电一体化应用的核心部分就是电机，靠电力来进行驱动。电流和电压则是所有靠电力驱动的设备的重要参数。电流和电压还构成了电机的额定功率，若这几个参数在电机工作时显示正常，则说明电机无故障；若这几个参数在电机工作的过程中，显示数值超过了正常范围，说明电机出现了故障，此时应当停止工作，及时排查故障，避免事故发生。监测电流和电压的方式也很简单，常规仪表盘即可实现监测目的。当电压异常时，可能是内部电阻出现了问题；当电流异常时，可能是机器内部出现了短路等故障。及时发现故障，排除故障，是实现机电一体化控制与保护的重要途径。5.2严格把控阀门和速度。电机是一个系统，需要各个部件联合运作。这其中一个不可忽视的重要因素就是速度。只有控制好输入的电流以及电机的速度，才能在电机控制上取得不错的效果。当下主要的速度控制方式是双环控制，双环中的内环是速度环、外环是传统的位置环。通过对内部速度的有效控制，可以达到对整个电机速度的有效调节。5.3电机的日常维护和包养。随着科技的不断进步和发展，电机制造的越来越精密，功能越来越强大。但是，不论多么高级的电机，都离不开日常的维护和保养，要想电机能够拥有长久的使用寿命，日常的科学维护至关重要。电机的日常维护主要分为三方面。第一是使用前的准备，使用前，要观察电机是否已经通电，装置性能是否存在损坏。第二是电机工作过程中的监护，当电机开始工作后，要实时监测电机工作情况，如有异常，应立即断电并开始排查故障。第三是平时的养护，电机平时不适用的情况下，应定期做好保养，延长使用寿命。5.4营造干净清洁的作业环境。干净的作业环境，不论是对电机的控制还是保护，都有很大的作用。长时间的作业，尤其是一些井下作业，会导致电机中积满灰尘，导致电机通风不畅，不利于电机散热。久而久之，一方面容易发生故障，另一方面即使没有发生故障，也会严重影响到电机的使用寿命。而电机一旦积满灰尘，再对电机进行清理，难度又较大且成本较高，因此，营造一个干净的作业环境，尽量保持电机免受灰尘的侵袭，是有效保护电机的方法。具体的方式有：定期清扫作业环境，延长发动机积灰的时间，或增强作业空间的通风等等。

6结语

通过以上的分析我们可以得出，随着科技的不断进步，机电一体化在我们的生活中占据了越来越大的比重，成为与我们的日常生活息息相关的一部分。人们开始逐渐意识到对机电一体化的控制和保护的重要性。尽管当下，对于机电一体化的控制与保护还存在一些问题，这些问题阻碍了机电一体化的发展，也阻碍了经济的发展。但是这些问题都可以得到合理的解决。笔者相信，有了广大从业者的共同努力，我国机电一体化的控制和保护会得到更好的发展，这一技术也将为我国的经济贡献更多的力量。

【参考文献】

[1]王艳亮.对机电一体化技术中电机控制的研究[C]//决策论坛——区域发展与公共政策研究学术研讨会.

[2]滕明建.思考机电一体化中的电机控制与保护[J].电子制作,2018(05):206.

电机控制范文篇5

[关键词]数控系统伺服电机直接驱动

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597(2008)0820116－01

近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

一、数控机床伺服系统

（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。

（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。

二、伺服电机控制性能优越

（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。

（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。

三、伺服电机控制展望

（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。

（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

参考文献：

[1]《交流伺服电机控制技术的研究》，中国测试技术，郑列勤，2006.5.

电机控制范文篇6

[关键词]数控系统伺服电机直接驱动

一、数控机床伺服系统

二、伺服电机控制性能优越

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。三、伺服电机控制展望

参考文献：

[1]《交流伺服电机控制技术的研究》，中国测试技术，郑列勤，2006.5.

电机控制范文篇7

关键词：机电一体化；电机保护；电机控制

经济的高速发展不但能够带动行业和领域的进步，同时还能够促进科技的发展。最近几年，在广大的科研工作者的共同努力之下，科学技术的发展水平不断提升，此时许多先进的科技开始出现在我们的工作之中。在这个背景之下，机电一体化技术得以快速发展。然而在具体的推广使用的时候还面对一些干扰要素，这就使得技术无法发挥其应有的价值和意义。因此我们必须要认真分析当前面对的各种不利现象，积极研究应对方法。

1机电一体化的发展

对于机电一体化技术来讲，其发展历程有三。第一是初始时期，最早可以查阅到1970年之前。在此阶段，由于西方国家的科技发展水平较为迅速，此时我们国家也受到一定的影响，广大群众开始有意识的将先进技术运用到机电产品之中，而且它们也为我们带来了很显著的成就。特别是在二次大战之时，时代背景赋予了我们新的探索动机，此时电子工艺和机械制品开始逐步靠拢，它们在战争结束之后还可充当日常用品，对于促进经济恢复有着不可言喻的意义。通过分析相关历史，我们可知那时的电子技术还处在发展的初始时期，而且绝大多数的产品都是自发形式的，从一定意义上来看，电子工艺和机械制品的融合还不是很全面，而且由于受到时代的影响，那些已研发的产品也未被合理的运用。第二个时期可以被称作是高速发展时期。此时各种技术开始高速发展，比如通信以及电脑等，正是因为电脑技术的发展以及集成电路工艺的出现，使得机电一体化的发展有了强大的基础。第三个时期可以被称作是发展的黄金时期，这时该技术得到了非常全面的发展。此时相应的学科系统开始被人们所关注，科研人员积极研究机电体系的发展方向，而且形成了很多新的科学。同时，伴随着光纤科技等技术的发展，此时该技术迎来了新的发展局面。通过上文的分析，能够更好地辅助我们分析当前该技术发展过程中存在的一些阻碍要素。

2机电一体化应用中电机控制与保护存在的问题

由于科技高速发展，此时我们国家的机电一体化工艺开始迎来它的春天，创造了很多的成就。不过因为技术理论方面的欠缺加之实践的不足，导致我们在具体的推广该项技术的时候，还面对各种干扰要素，使得电机保护和控制工作无法很好的开展。它们的存在明显的干扰到电机的运用，使得它的应有价值无法被体现出来，接下来具体阐述面对的各种不利点。2.1运用异步机电装置时面对的各种干扰要素在我们国家，很多的行业和领域都会运用机电设备。它们的存在为国家的经济进步贡献了非常显著的力量。不过，在具体的开展电机运用和控制工作的时候还面对一些干扰要素，导致设备无法发挥出应有的价值。具体来讲，众所周知，对于电机控制工作来讲，异步电机相关的工作是其中意义非常关键的一项工作，一旦其存在弊端的话，就会严重的干扰电机的运行，最终引发一连串的反应，导致很多运行问题，使得设备无法发挥出应有的价值和意义。因此，在开展此项保护工作的时候，一定要将工作重点放到异步电机方面，积极研究先进技术。2.2电机控制保护装置的使用难以达到需求如今我们广泛运用的电机保护设备的技术含量较低，无法和当前的发展形势保持一致，不能够满足技术的发展要求。同时，当前的保护装置多是使用电磁原理，应用热继电器与熔断器的过载保护以及短路功能实现保护，不过这个零件原本就存在问题，这就必然会导致机电控制等工作无法很好的开展，因此在今后设计的过程中，一定要高度关注设计以及控制的结合，确保保护装置呈现出较为明显的多样性色彩。

3机电一体化应用中电机控制与保护的措施

众所周知，对于机电一体化系统来讲，它的最为关键的构成要素是电机。而对于电机来讲，它的执行系统有两大要素构成，分别是驱动系统以及控制系统。执行驱动部分主要通过位置传感器、三相伺服电机等相关设备共同组成，而控制部分则是传统的单片机、变频器、输入通道等相关组成设备共同组成。它们两者的关系非常独特。3.1对阀门与速度的控制。电机的控制需要相关的部件以及装置共同操作，其次在进行控制的时候还需要重视“速度”这个关键的因素，要想在电机控制与保护的实际应用中取得一定的效果，就必须控制好阀门以及速度。当前社会经过长时间的发展之后，在技术以及经验上都有了相对深厚的积累，采用的相关控制方案主要是双环控制，双环中的内环是速度环、外环是传统的位置环。速度环在电机进行工作的时候是方便操作技术人员对点击实际转速进行调节以及控制的重要组成部分，通过对内部速度调节器的有效控制，合适波段的调节PWM波发生器的载波频率，进而达到对整个电机速度的调节作用。3.2对电流电压的准确检测。机电一体化是当前机电专业发展中的核心发展概念，在进行机电设备的使用以及运维管理过程中，深入机电一体化工作的研究，有助于完善对机电工程推广中机电设备的合理控制与保护。电机在机电一体化中的控制与保护工作，有着非常独特的存在意义和价值，可以说是其中意义非常关键的构成要素。在具体检测的时候，要认真记录电流和电压等数值，进而合理分析检测结果；积极开展检测工作，认真分析潜在的故障，合理制定应对策略。但是，在具体的开展工作的时候，我们普遍使用的电压互感器与电流互感器等互感设备是不能够达到相关准确检测的目的的，但是存在的问题我们必须尽快的排除；所以，在进行机电设备的电流以及电压的检测中，往往采用霍尔型电流互感器以及IPM输出电压发用分压电路对IPM输出三相电流与电压进行合理的检测，进而确保在检测的过程中能够达到电机设备的使用控制要求与保护的要求，最终起到提高检测工作开展的准确性的目的。3.3机电一体化中电机的运行维护。由于机械工业高速发展，此时相关设备的运作规定也更为严格，比如电机运行的要求就更高了，然而技术的发展同时又明显的提升了电机保护能力。不论是何种技术，它的落实都要依靠人类，所以对于电机的运行维护是确保电机的机电一体化技术优势表现的重要前提。此处将电机维护分成三方面，其一是前期准备，其二是运作过程中的监管，最后是平时的养护。在启动之前要查看是否通电，同时还要检验启动装置的性能等等。当电源接通以后，要确保电动机等设备的运行正常，假如存在异常的话要在第一时间断电。在运行的过程中要做好监视工作，确保设备的电压以及电流等正常，尽量避免问题出现。除了上述之外，还要在规定的时间之内做好养护工作。

4电机保护控制装置的前景以及发展趋势

在电机保护控制装置的未来发展中，必然会采用故障建模与仿真计算的方式，通过引入相位量、突破量等多封面的电机故障类检测量，对相关数据进行分析与研究，做好“量”的研究工作，它能够明显的提升继电装置的精确性。第二，在今后发展的过程中，要高度关注技术研发和使用工作。举例来看，在监测电机的时候，可以使用相关的高新技术，从总体上把控电机的运行状态，结合设备输出的数据来判定其状态如何，将获取的信息分类整合，借助对比分析措施合理的划分户长类型，进而结合提示的信息制定恰当的处理策略。借助此措施，能够确保电机控制以及保护工作开展顺畅，能够预知一些潜在的问题，以此实现合理的预防作用。

5结束语

通过上文的分析我们可知，当今社会是一个经济和科技高速发展的社会，不论是生产工作还是广大群众的日常生活都和技术有着密切的关联。此时机电一体化技术开始被大众所关注。在这种背景之下，人们开始意识到电机控制和保护工作的重要性。虽说我们国家的这项技术发展的速度非常快，不过仍旧面对一些干扰要素，它们的存在明显的制约了技术的发展，干扰到经济的进步。笔者在这个前提之下，具体的展开了相应的论述。我们坚信在广大工作者的共同努力之下，该技术一定会迎来新的发展局面，更好的为国家的发展贡献力量。

作者:童旭松宋德强单位:哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司

参考文献：

[1]杜秀琴.浅谈电机在机电一体化技术中的保护[J].科技创新与应用，2015（6）.

[2]王晓辉.浅谈机电一体化应用中的电机控制与保护[J].机电信息，2012（12）.

[3]杨德君.机电一体化中的电机控制的探讨[J].科技风，2014（13）.

[4]王艳亮.对机电一体化技术中电机控制的研究[A].《科技与企业》编辑部会议论文集[C].2016.

[5]徐子龙.机电一体化技术发展现状和趋势分析[A].2015年6月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].2015.

电机控制范文篇8

关键词：火电机组；自动化控制；燃料控制系统

0引言

火电机组协调控制系统中，主控系统的协调指挥作用要由机、炉各子控制系统来具体执行，才能最终完成整个系统的控制任务。燃烧控制系统是火电机组锅炉控制系统中最重要的子系统，其控制过程的合理性直接影响到整个火电机组的工作效率。单元机组在工作过程中需要有持续的能量输入来维持正常工作，能量是由煤炭在炉膛内燃烧提供的，所以燃烧控制系统的智能合理化在火电机组运行中尤为重要，目前供煤系统大多采用直吹式糊粉系统。燃烧控制系统有几个重要的子控系统组成，其中燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统是燃烧控制系统最为主要的子控系统。

1燃料控制系统分析

燃料控制系统是子控系统中针对燃料量进入炉膛控制的系统，其主要任务是根据单元机组的工作状况及负荷要求合理调整燃料量的输入。由于炉膛内燃烧工作环境的特殊性，目前还没有较好的仪器设备对其内部的燃煤量进行直接测量。由于燃煤品质的变化，燃烧后所产生的能量效应也在变化，所以很难实时检测。根据炉膛燃煤工作状况特征，对于燃料量的测量目前多使用热量信号来表征燃料量的大小，即通过间接测量炉膛内热量大小的变化来确定锅炉内燃料量的大小。为了达到控制系统智能化及炉膛内燃料量合理化，燃烧控制系统多采用多输出控制系统，该系统通过对热量的检测，获得炉膛内热量的有关数据，数据作为控制系统输入数据，然后系统进行数据智能化处理，输出信号，以有效控制送煤机械设备的工作状态，使得送煤量和炉膛内燃料的需要量达到平衡状态。控制系统中的锅炉煤量信号受锅炉负荷和总风量的影响，为了保障锅炉工作的安全稳定性，还需要确定合理的风量和炉膛内燃煤量的比值。在炉膛内，燃料必须要保证过氧燃烧，所以在发电机组负荷变化过程时，相对应的需要有合理充裕的风量。小选器在炉膛负荷变化时，对风量的调节起到至关重要的作用，即当炉膛负荷变大时，前总风量没有改变前，小选器输出的指令是原炉膛燃料量，只有在总风量加大的情况下，炉膛燃料量相应变大，一直增大到炉膛燃料量和炉膛负荷相互对应，即炉膛内燃料量和风量达到新的平衡。在以上控制过程中，主要控制信号包括热量信号和燃料量测量信号，通过对控制信号的数学模型分析，可以有效优化燃料控制系统。

1.1热量信号

热量信号主要受到主蒸汽流量和汽包压力的影响，其数学模型表达式如下[1-2]：式(1)中，HR为热量，kJ；D为主蒸汽流量，m3/s；pb为汽包压力，MPa；Ck为锅炉蓄热系数。式(1)中，主蒸汽流量为锅炉炉膛内部稳定状态下的发热量。通过对汽包压力进行数学处理后可以表示锅炉蓄热的变化。炉膛燃料燃烧率变化时，通过公式可知汽流量的改变是有惯性的，虽然其惯性不可避免，即可通过汽包压力的微分信号来表现，公式中汽包压力的微分和主蒸汽流量的和与燃烧率改变是相同的。

1.2燃料量的测量和信号综合

由上述可知，直接测量炉膛内燃料用量比较难，所以目前对于燃料量的测量一般是间接测量，如直吹式燃烧控制系统中炉膛燃料量的测量是通过送煤机械设备的输送量来间接测量燃料量的。目前常用的送煤机械是电子重力式皮带，这种送煤机械可以通过自身设置的有关仪器来测定机械转速，然后确定其送煤的重量。但是送煤量和锅炉输入热量之间不容易协调一致，难以精确确定送煤量和锅炉输入热量，需要采用相应的控制系统。目前常采用动态和热值补偿回路来控制送煤量和锅炉输入热量之间的关系[2]。整定参数的选择在控制信号计算过程中非常重要，只有合适的参数才能有较好的补偿结果。n台送煤机械由上述补偿信号后进行动态给煤量信号的总加，即确定了总的燃煤量信号。燃料量的热值补偿环节用积分调节器的无差调节特性来保持燃料量信号与锅炉蒸发量之间的对应关系，经热值修正后的燃煤量信号和油流量信号相加作为锅炉总燃料量。

2风量控制系统分析

大型火电机组风量控制系统是进行风量控制的智能系统，其系统是保障锅炉内燃料有效燃烧、最大化释放燃料能量的基本条件。大型火电机组的送风过程一般包括两次送风，两次送风中分别使用两台风机送风。第一次送风风机设置在煤炭粉碎系统中，通过一次送风可以携带煤粉进入炉膛，第一次送风系统的控制主要是要考虑制粉和煤粉喷燃的因素，煤炭粉碎系统中的送风量要和粉磨机械设备的工作状况相互协调。目前大型火电机组现代化风量控制系统通常使用串级控制系统，系统中主调的作用是调节氧量，副调的作用是确定通风量和燃料量的比例。风量控制系统中先是保证有持续不变的通风量，这个工作由副调来完成，然后调节氧量达到精确的调节校正，此工作由主调完成。锅炉在工作过程中，必须要保证有一定的过量空气，增减负荷时才能保证生产过程安全稳定，所以在控制过程中，坚持总风量大于或等于总燃料量[3]，设计了风煤交叉限制回路见图1。由风煤交叉限制原理图可知，机组在增加负荷过程中，煤炭控制和风量控制同一时间接受到锅炉的负荷指令。系统中大值选择器可以改变风量大小，其大小的改变是由锅炉负荷指令的变化而进行控制的；锅炉增加负荷的过程中，控制系统必须先调节风量变大，才能再调节燃料量变大。锅炉减少负荷的过程中，控制系统先调节燃料量变小，再调节风量变小，控制系统中风量始终控制在30%及以上。

2.1风量测量

在风量测量过程中，需要各自测量第一次风量和二次风量，然后把两次风量相加，得到最后的总风量。

2.2氧量校正

烟气含氧量控制非常重要，因为只要控制了烟气含氧量就能够控制过量空气系数，就能够使得炉膛内的燃料充分释放能量。控制系统中必须要保证氧量定值，其控制校正使用无差控制理论。负荷和氧量定值两数据之间存在一定的线性关系。2.3风量控制系统的保护功能风量测量一般采用两只或三只差压变送器，差值报警器监视变进器的工作。炉膛压力高于一定值，风量控制系统闭锁增；炉膛压力低于一定值，风量控制系统闭锁减。在特殊情况下，可以手动控制氧量。

3结语

燃烧控制系统是大型火电机组比较重要的子控系统，其控制过程比较复杂。通过燃料控制系统和风量控制系统的分析，对燃烧控制系统的控制思路进行研究。通过燃料控制系统数学模型的分析，研究确定燃料控制系统中控制信号，为燃烧控制系统设计提供基础。通过对风量控制系统控制原理的分析、炉膛风量变化和机组负荷变化之间的关系，为控制系统的设计提供相关理论基础。

作者:张小猫单位:大唐太原第二热电厂

参考文献：

［1］杨静，沈安德.热工自动装置检修［M］.北京：中国电力出版社，2007.

电机控制范文篇9

关键词：步进电机；运动控制卡；开环控制

1引言

运动控制系统的上位控制方案一般有单片机系统、专业运动控制PLC、专用控制系统和“PC＋运动控制卡”。采用单片机系统实现运动控制，成本较低，但开发难度较大，周期长。这种方案一般适用于产品批量较大、控制系统功能简单、有单片机系统开发经验的用户。许多品牌的PLC都可选配定位控制模块，有些PLC的CPU单元本身就具有运动控制功能，如松下公司的FP0。这种方案一般适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备，如送料器、自动焊机等。专用控制系统一般是针对专用设备或专用行业，比如西门子公司的车床数控系统和铣床数控系统等。“PC＋运动控制卡”的方案随着PC的普及用得越来越多，将是运动控制系统的主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、机械轨迹都比较复杂，而且柔性比较强的机器设备，比如目前很热门的开放式数控系统大多采用这种方案。

本文介绍的控制系统采用的就是“PC＋运动控制卡”方案，这是本文的主要内容。

2系统组成及硬件介绍

图1示出本系统的硬件组成框图。其中采用德国百格拉三相混合式步进电机(VRDM3910/LHA)及其配套驱动器(D921)。控制卡是成都步进机电有限公司生产的MPC02型运动控制卡。

2.1驱动器面板及其功能设置

图2是D921型驱动器的面板配置及功能。

功能选择：STEP1、STEP2设置电机每转步数；

所有输入信号均为光耦输入。

2.2运动控制卡的结构

MPC02型运动控制卡的结构如图3所示。

该卡插在PC的PCI扩展槽内使用；MPC02卡完成运动控制的所有细节，包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位信号的检测等。它采用先进的专用控制集成电路，具有梯形及S形升降速度曲线。使用68芯SISC接口，外接线可采用屏蔽线缆，以提高控制卡的抗干扰能力。其信号接口定义如下：

脉冲量信号：脉冲/方向(编号17～28)；编码器反馈(35～52)；光隔电源(29、30)。

开关量信号：限位(55、56、60、61、65、66)；减速(53、54、58、59、63、64)；原点(57、62、67)；伺服使能(9、11、13)；偏差清零(10、12、14)；外部报警(68)；通用输入(31～34)；通用输出(1～8)；光隔电源(15、16)。

3运动控制系统的软件

3.1控制卡的软件

在函数库中使用的单位和函数返回值通常约定如下。

3.1.1单位

1)位移或距离的单位为P(Pulse)，即脉冲数；

2)速度的单位是P/S(Pulse/sec)，即脉冲/秒；

3)加速度和减速度的单位是P/s2(Pulse/s2)，即脉冲/秒2。

3.1.2函数返回值

运动库中的大多数函数是整型函数，它们的返回意义如下：

0函数执行正确；－1函数执行错误。

在函数库中使用的函数有如下几种：控制卡和轴设置函数、独立运动和插补运动函数、制动函数、位置和状态的设置及查询函数、I/O口操作函数、错误代码函数和一些其他函数。这些函数实现的运动有如下六种基本类型，如图4所示。

把带有升/降速控制的运动函数称为快速(fast)运动函数，比如fast_pmove、fast_vmove和fast_hmove，把常速运动函数称为常速(con)运动函数，如con_pmove、con_vmove和con_hmove。

3.2软件程序：

运动参数设定包括轴号、初速度、最高速度、加速度和移动距离等；运动控制程序包括急停、缓停、清零、常速和快速等；控制效果显示包括位置和速度等。程序如下：

电机控制范文篇10

PMM8713功能介绍

PMM8713是专用的步进电机的步进脉冲产生芯片,它适用于三相和四相步进电机。如图1所示PMM8713的引脚,Cu为加脉冲输入端,它使步进电机正转,Cp为减脉冲输入端,它使步进电机反转,Ck

为脉冲输入端,当脉冲加入此引脚时,Cu和Cp应接地,正反转由U/D的电平控制,EA和EB用来选择励磁方式的,可以选择的方式有一相励磁、二相励磁和一二相励磁,ΦC用来选择三、四相步进电机,Vss为芯片工作地,R为芯片复位端,Φ4～Φ1为四相步进

脉冲输出端,Φ3～Φ1为三相步进脉冲输出端,Em为励磁监视端,Co为输入脉冲监视端,VDD为芯片的工作电源(+4～+18V).其具体的原理框图如4-3-4所示:

4.4显示电路与键盘的选择

显示电路的用8279芯片来驱动，8279芯片分别接两排显示器，每排为4位显示，分别用来显示步进电机的实际转速与给定转速。

8279与CPU的连接框图如4-11所示：

8279芯片的具体介绍如下；

1)DB0～DB7：双向数据总线。在CPU于827数据与命令的传送。

2)CLK：8279的系统时钟，100KHZ为最佳选择。

3)RESET：复位输入线，高电平有效。当RESET输入端出现高电平时，8279被初始复位。

4)/CS：片选信号。低电平使能，使能时可将命令写入8279或读取8279的数据。

5)A0：用于区分信息的特性。当A0=1时，CPU向8279写入命令或读取8279的状态；当A0为0时，读写一数据。

6)/RD：读取控制线。/RD=0,8279会送数据至外部总线。

7)/WR：写入控制线。/WR=0,8279会从外部总线捕捉数据。

8)IRQ：中断请求输出线，高电平有效。当FIFORAM缓冲器中存有键盘上闭合键的键码时，IRQ线升高，向CPU请求中断，当CPU将缓冲器中的输入键数的数据全部读取时，中断请求线下降为低电平。

9)L0～SL3：扫描输出线，用于对键盘显示器扫描。可以是编码模式（16对1）或译码模式（4对1）。

10)～RL7：反馈输入线，由内部拉高电阻拉成高电平，也可由键盘上按键拉成低电平。

11)FT、CNTL/STB：控制键输入线，由内部拉高电阻拉成高电平，也可由外部控制按键拉成低电平。

12)TB0～3、OUTA0～3：显示段数据输出线，可分别作为两个半字节输出，也可作为8位段数据输出口，此时OUTB0为最低位，OUTA3位最高位。

13)消隐输出线，低电平有效。当显示器切换时或使用消隐命令时，将显示消隐。具体芯片理框图如4-4-1所示：

键盘的连接一般有两种方式，一种是独立式键盘；一种是行列式键盘。独立式键盘就是各个键相互独立，每个键盘接一根输入线，通过检测输入线的电平状态来确定那个键按下。这种键盘的输入线较多，结构复杂，一般适用于按键较少操作速度较高的场合。而行列式键盘是由行和列线交义组成，一般用于按键较多的场合。本次设计一共用9个键因此采用行列式键盘。具体的原理图如4-4-2所示:

图4-4-2键盘连接图

显示电路的选择

显示电路选用两排LED显示，每排分别为四位。能满足设计的要求，转速范围为0至1000。LED显示电路有两种接法，一种为共阴极，一种为共阳极。原理图如4-14所示:

、

4.5反馈电路的选择

应选用光电编码器作为反馈元件，光电编码器与步进电机是同轴的输出经过放大送到计算机。并通过显示器显示出步进电机的实际转速。关于光电编码器的说明如下；

4.5.1光电编码器原理

光电编码器，是一种通过光电转换将位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

图4-5-1光电编码器的原理图

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。

本次设计用绝对式编码器其原理如下：

绝对编码器是直接输出数字量的传感器，它的圆形码盘上沿径向有若干同心磁道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（格雷码）方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点如下：

1)可以直接读出角度坐标的绝对值；

2)没有累积误差；

3)电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。

4.6电源电路设计

本次设计用了+5V、+12V电源，采用的是78系列的集成固定三端稳压管。78系列集成稳压器输出稳定，漂移小，精度也比较高。其内部也有完善的保护电路。它有风部过流保护，保证输出电流部会超出最大允许值；它有内部热保护电路，如果输出管的结温达到允许的最大值，它会知道减小输出电流；它内部还有工作区限制电路。使稳压器的工作台不进入不安全区。因此，它的可靠性高。另外，它只有三条引脚，移位输入，移位输出，移位公共端，使用起来很简单。

1.变压

电源变压器将220V的交流电压变为所需的交流电压值。因为在整流、滤波和稳压电路中有一定的压降，所以要使输出电压比所需电压高2V~3V。

2.整流

整流电路将交流电压变为脉冲的直流电压，常用的整流电路有单相半波，全波，桥式和倍压整流电路。这里采用单相桥式不可控整流电路。

3.滤波

滤波电路用于滤去整流输出电压中的波纹，一般由电抗元件组成。如要负载两端并联电容或与负载串联电感L。以及C和L组合而成的各种复式滤波电路。因为电容滤波电路简单，负载直流电压较高，波纹较小，所以我们采用的是电容式滤波。

4.稳压

稳压的作用电当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。本设计采用三端集成稳压器，常用的是7800系列和7900系列。前者是三端固定正输出集成稳压器，后者是三端固定负输出极集成稳压器，整流后的输出波形与纯直流相差甚远，须经滤波才能作直流电源用。最常用的元件是电容。整流输出的电压升高时，输出的电流一面供给负载应用，一面给滤波电容充电。当整流输出电压开始下降时，电容向负载放电以维持输出电压，总的输出电压波形就平滑得多。

下面以电源+12V为例介绍一下电路的工作原理：

图4.6+12电源电路图

220V，50HZ的交流电压变压后，输出+15V左右的交流电压其频率仍为50HZ，交流信号经桥式整流电路进行全波整流，然后，经电解电容滤波。最后，经CW7805（三端固定稳压器）输出的便是一个平稳的+12V的直流电压信号。电容C4和C5的作用是滤高频波和抑制自激振荡。

4.7抗干扰设计

由于系统中不可避免会从外界引入干扰，影响系统的控制精度，使系统的稳定性变差，故采用了硬件和软件抗干扰措施。

1.干扰对微机的作用可分为四部分：

①输入系统：它使模拟信号失真，输入数据信号出错。

②输出系统：使各输出信号混乱，不能反映微机系统的真实输出量。从而导致一系列严重的后果，同时，还把现场的高电压设备与主机隔离，防止出现高频干扰现象。

③微机控制的内核，使三总线上的数据信号混乱，CPU得到错误的数据信息，使运算操作数失真。

④电源系统：我们设计所采用的芯片都由直流稳压电源供电。这些直流稳压电源都是由220伏转化而来，有可能产生波动现象。使电源的压降上升或下降，对主机运行产生干扰。

2.本次设计采用的硬件抗干扰措施有：

①在电路排列方面，模拟电路和数字电路之间集中在一起，器件之间尽量缩短距离减小寄生电容。

②在线路设计中，将所有器件的模拟地线和数字地线都区分开，两者的地线不要混乱，分别与电源地线相连。

③电源系统的干扰大部分是高次谐波，然后接稳压器件，以保持电源稳定。

④采用分散独立功能模块供电，在每块系统功能模块上用集成三端固定稳压器如7805、7812、7815、7915等稳压源，而且也减少了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供电的可靠性。

3.程序监视系统中的抗干扰（电源部分）

WATCHDOG本身能独立工作，基本上不依赖于CPU，当电源受干扰而掉电时，WATCHDOG自动产生中断。使CPU备用电源起作用，对CPU正在执行的数据进行保护。

4.8看门狗电路

工业环境中的干扰大多是以窄脉冲的形式出现，而最终造成系统故障的多数现象为“死机”。究其原因是CPU在执行某条指令时受干扰的冲击，使它的操作码或地址码发生改变，致使该条指令出错。这时,CPU执行随机拼写的指令，甚至将操作数作为操作码执行，导致程序“跑飞”或进入“死循环”。为使这种“跑飞”或进入“死循环”的程序自动恢复，重新正常工作，就是看门狗。若程序发生“死机”，则看门狗电路产生复位信号，引导单片机程序重新进入正常运行。

此外，工业现场由于诸多大型用电设备的投入或撤出电网运行，往往造成系统的电源电压不稳定，当电源电压降低或掉电时，会造成重要的数据丢失，系统不能正常运行。若设法在电源电压降至一定的限值之前，单片机快速的保存重要数据，将会最大限度地减少损失。在掉电方式下单片机内所有运行状态均被停止，只有片内RAM和SFR中的数据被保存起来。在单片机系统可借助于一定的外部附加电路监测电源电压，并在电源发生故障时及时通知单片机（本次设计是通过引发INT0中断来实现的）快速保存重要数据，使电源恢复正常，取消掉电方式，通过复位单片机，使系统重新正常。

4.8.1MAX813L功能简介

MAX813L是美国MAXIM公司推出的微处理机系统监控集成芯片，该芯片的价格低，减少了器件个数，所构成的电路性能更可靠，MAX813L提供如下四种功能：

1.上电、掉电以及供电电压下降情况下的复位输出，复位脉冲宽度典型值为200MS。

2.独立的看门狗输出。如果看门狗在1.6S内未被触发，其输出将变为低电平。

3.1.25V门限值检测器，用于电源故障报警、电池低电压检测或+5V以外的电源的监控间[6]。

4.低电平有效的手动复位输入。

4.8.2看门狗电路各引脚功能

1.手动复位输入端（MR）：当该端输入低电压保持140ms以上，MAX813L就输出复位信号。输入端的最小输入脉冲宽要求可以有效的消除开关的抖动。

2.工作电源端（VCC）：接+5V电源。

3.电源接地端（GND）：接0V参考电平。

4.电源故障输入端（PFI）：当该端输入电压低于1.25V时，5号引脚输出端的信号有高电平变为低电平。

5.电源故障输出端（PFO）：电源正常时，保持高电平，电源电压变低或掉电时，输出由高电平变为低电平。

6.看门狗信号输入端（WDI）：程序正常运行时，必须在小于1.6s的时间间隔内向该输入端发送一个脉冲信号，以清除芯片内部的看门狗定时器。若超过1.6s该输入端收不到脉冲信号，则内部定时器溢出，8号引脚由高电平变为低电平。

7.复位信号输出端（RST）：上电时，自动产生200ms的复位脉冲：手动复位端输入低电平时，该端也产生复位脉冲。

8.看门狗信号输出端（WDO）：正常工作使输出保持高电平，当WDI端在1.6S接收不到信号时，该端输出信号由高电平变为低电平。

如图5-6给出了MAX813L在单片机系统中的应用电路图。此电路可以实现上电，瞬时掉电以及程序运行实现“死机”时的自动复位和随时的手动复位；并且可以实时的监视电源故障，以便及时地保存数据[6]。

本电路巧妙的利用了MAX813L的手动复位输入端。只要程序一旦跑飞引起程序“死机”，WDO端电平由高到低，当/WDO变低超过140ms，将引起MAX813L产生一个200ms的复位脉冲（本次设计中将MAX813L的RET端同时8031、8155的复位端RESET相连，使之同时复位）。同时使看门狗定时器清0和使引脚变成高电平。也可以随时使用手动复位按钮使MAX813L产生复位脉冲，由于为了产生复位脉冲端要求低电平至少保持140ms以上，故可以有效的消除开关抖动。

该电路可以实时的监控电源故障（如掉电、电压降低）。图5-6中R1的一端接未经稳定的直流电源。电源正常时，确保R2上的电压高于1.6V。当电源发生故障，PFI输入端的电平低于1.25V时，电源故障输出端电平由高变低，引起单片机中断，CPU中断相应服务程序，保护数据，断开外部用电电路等。

第5章算法的设计：

算法对于步进电机调速系统设计是一个相当重在的环节，因为只有确定了算法之后才能对步进电机的速度进行准确的控制，并时也能达到精确的调速目的。同时算法也是编写软件的前提与基础。控制算法有多种，常用的两种算法是PID和模糊控制算法。

PID控制与模糊控制是两种常用的控制方法,但它们还存在一些不足,如一般PID控制容易产生超调、模糊控制的稳态精度不高,在这两种控制方法基础上进行改进,可产生多种更好的控制方法。本文采用的复合PID控制算法和带动态补偿的模糊控制算法克服了以上缺陷,取得了较好的实验效果。

5.1PID控制算法

PID调节的实质就是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系,进行运算,将其运算结果用以输出控制,将基本PID算式离散化可得到位置型PID控制算法,对位置型PID进行变换可得到增量型PID控制算法。对控制精度要求较高的系统一般采用位置型算法,而在以步进电机或多圈电位器做执行器件的系统中,则采用增量型算法。

PID是一种工业控制过程中应用较为广泛的一种控制算法，它具有原理简单，易于实现，稳定性好，适用范围广，控制参数易于整定等优点。PID控制不需了解被控对象的数学模型,只要根据经验调整控制器参数,便可获得满意的结果。其不足之处是对被控参数的变化比较敏感。但是通过软件编程方法实现PID控制,可以灵活地调整参数。,尽管近年来出现了很多先进的控制算法，但PID控制仍然以其独有的特点在工业控制过程中具有相当大的比重，且控制效果相当令人满意。

连续PID控制器也称比例－积分－微分控制器，即过程控制是按误差的比例（P-ProportionAl）、积分（I-IntegrAl）和微分（D-DerivAtive）对系统进行控制，其系统原理框图如图5-1所示：

它的控制规律的数学模型如下：

\*MERGEFORMAT\*MERGEFORMAT(5-1)

或写成传递函数形式：

\*MERGEFORMAT(5-2)

式中，e(t)：调节器输入函数，即给定量与输出量的偏u(t)：调节器输出函数。

Kp：比例系数；

T：积分时间常数；

T：微分时间常数。

将式（2-1）展开，调节器输出函数可分成比例部分、积分部分和微分部分，它们分别是:

⑴比例部分比例部分的数学表达式是\*MERGEFORMAT,p在比例部分中，Kp是比例系数，Kp越大，可以使系统的过渡过程越快，迅速消除静误差；但Kp过大，易使系统超调，产生振荡，导致不稳定。因此，此比例系数应选择合适，才能达到使系统的过渡过程时间短而稳定的效果。

图为比例调节器