深圳市鑫希田机电有限公司（艾德克尔ADDKA）是集工业自动化零部件产品、互联网、供应链服务于一体的综合性工厂直销+电商平台， 2005年创立于粤港澳大湾区四大中心城市之一 、国家物流枢纽、国际性综合交通枢纽 、国际科技产业创新中心 、中国三大全国性金融中心之一 深圳市，以代理销售日本松下、三菱、ABB等工业自动化传动产品，为使产品质量不断提高，引进一批高素质的专业技术人员，引进100台/套 日本哈马仪滚齿机、精密全自动磨床、热处理设备、CNC加工中心等生产设备；日本TIT精密齿轮检测设备、铬氏硬度仪、维氏硬度仪等，至力研发、生产高效、节能、环保型的工业传动产品。 2020年为适应客户需要，满足客户期望一站式采购工业自动化零部件需求，公司转型升级，旨在构建以“工业部件+工厂+互联网+供应链”为主体的全新工业品营销方式，打造工业自动化零部件自主生产、线上线下交易、服务、技术支持一体化平台。具有高性价比，正品保证，快速出货，免费3D下载等特点。我们多样化的产品种类与充足的库存使客户可以安心、便捷地搜寻和购买到合适的产品。、充足的现货储备，所有产品质量保障, 深圳市鑫希田机电有限公司为客户提供专业的采购服务，节省客户的时间和成本。

要：近些年来随着步进电机的精度高、惯性小等优点逐渐被人们所重视，越来越多的控制系统采用步进电机来控制其被控对象运动过程中的速度，本文针对 三种不同的步进电机加减速控制方法进行了分析，研究结果表明，这几种加减速 控制方法各有自己的优缺点，有自己的适用场合。 关键词：步进电机；加减速；控制系统 引言步进电机是一种将一定的电脉冲序列转化为角或者线位移的电磁执行部 件，因为其在开环控制下具有较高的精确度，因此，近些年来，由于步进电 机具有惯性较小，精度比较高，工作较可靠等优点，因而被用于各种不同的 控制系统之中。 在我们的实际应用中，如果步进电机在加减速过程中，速度变化不合理， 就会影响其工作的精准度，因此在步进电机运行过程中，我们必须提供合理的 加减速控制方法，找出合适的对应办法，使其运行的数据精准。 以前的文献主要针对个别的加减速控制方法进行了分析，而本文则将详细 的对比三种主要的步进电机加减速控制法的优缺点，并且指出各种控制方法的 适用场合。 目前国内外的几种步进电机的加减速方法及对比目前国内外的控制步进电机加减速的方法主要有三种： 2.1 直线加减速方法 直线加减速根据其加工的长度不同，可以分为以下三种情况： 而对于没有匀速过程的阶段，又可以分为将速度加到最高时再进行减速和仅仅将速度加到位于起始速度和可达到的最高速度之间的某一个速 度再立即减速这两种情况。

总之，直线加减速方法控制起来比较简单，并且节省资源，不足之处就 在于其在匀加速和匀减速阶段的速度变化情况并不符合步进电机实际的速 度变化规律，另外，实际上，步进电机的加速和匀速，匀速和减速这两个过 程的速度是不能平稳的进行过渡的，若采用此方法对步进电机进行加减速控 制，将会减少步进电机的使用效率以及使用寿命，因此这种加减速控制法主 要用于那些控制系统运行处理比较慢的步进电机，而且还要求步进电机对升 降过程的速度要求不高。 2.2 型加减速方法目前国内外常用的S 型步进电机的加减速法主要是通过对加加速度进行 限制来实现对加速度的突变进行控制的。S 型曲线的加减速控制方法是目前 比较新的步进电机控制法，它的命名是由于在加减速阶段速度的曲线呈S 得来的，通常使用的S型方法主要有三角函数型和抛物线型。 型加减速控制的主要思想是通过使加速度不产生突变，继而达到被控制对象的速度具有迅速，平滑的性质。 一个完整的S 型控制主要包括如下几个过程：加加速阶段、匀加速阶段、 减加速阶段、匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段以及最后的减减速阶段， 但是在实际的应用过程中，由于步进电机的控制对象不同，其运动过程会发 生相对应的变化。

利用S 型曲线进行加减速控制的方法使得步进电机的任何一点的速度变 化都是连续平滑的，因此该方法可以避免柔性冲击，速度的平稳性较好，对 被控对象的运动过程的控制精度较高，因此该方法比较适用于对速度变化的 精度要求比较高的场合。 2.3 指数型加减速控制方法 步进电机的指数型加减速控制方法主要包括三个阶段：加速升频阶段、匀速 运行阶段、减速降阶阶段，而对于步进电机来说, 若想得到最快的加减速过程, 那么就要求每个频率下能够输出相应的最大转矩, 即保证步进电机能够以最大 的加速度来控制被控对象的运行, 这样的话就可以得到最快的加减速曲线。但是， 需注意的是，步进电机在运行时一定满足动力学方程, 即电机运行所需要的力矩 必须小于在给频率下所能提供的力矩。 由于每个频率下对应最大输出力矩可以由电机矩频特性曲线得到, 但是一 般的矩频特性曲线整体是呈下降趋势的非线性曲线, 十分不利于计算， 所以实 际过程中，我们在一定的频率范围内,可以用直线来近似拟合它的特性。而电机 的频率与输出转矩的关系, 也可以由直线拟合得到；对于不同的步进电机以及在 不同的频率范围内, 也可以用二次函数或其他的函数近似表示它们之间的关系。

利用直线拟合矩频特性, 通过牛顿跌代法以及matlab中的m- file 编程, 就可 以计算得到加减速运行时每步所走的速度台阶, 即步进电机的指数型加减速运 行曲线。 与直线加减速相比，指数加减速控制法的速度平滑性较好，被控对象的运 动精度较高，但是它仍然不能避免出现加速度的突变，因此不适合高速进程的数 控系统。 2.4三种步进电机加减速控制法的区别与联系 直线型，S型，指数型控制方法都是在被控对象的加减速阶段通过对应的算法 设计并实现步进电机的加减速过程，从而使得被控对象能够按要求完成系统所要 求的运动。 其中，直线型控制方法实现简单，但是只能用于那些对升降速度要求不高的 场合，S型控制方法的算法最复杂，但是它对速度的精度实现的较高，而指数型 则位于两者之间。 对不同步进电机加减速方法的应用3.1 直线型加减速控制方法的应用 步进电机在做直线运动时，将会给出其加速度的值，匀速运动时的数值 以及被控对象的最终停留位置，那么就可以根据这些数值进行速度的加减控 制，首先以指定的加速度运行到指定的匀速，继而进行匀速运动，然后根据 再进行减速运动到指定的位置停下来，这种方法的控制过程比较简单，比较 节省机时，但是其在加速，匀速，减速过程中并不能平滑的过渡，即加速度 相对于时间来说不是一个连续变化的函数，因此这种方法会减少步进电机的 使用寿命，由于速度的不平滑过渡会导致一些不必要的摩擦，损坏机器，因 而，该方法值适合那些对运动过程中速度要求不高的数控系统。

3.2 指数型加减速控制方法的应用 指数型加减速控制方法需要给出进给速度，指令代码给定的进给速度， 以及加减速的时间常数，在步进电机控制被控对象的运行过程中，利用给出 的进给速度，时间常数控制骑在加速阶段的运行，利用代码给出的进给速度 控制匀速阶段的运行，利用代码给出的进给速度和时间常数进行减速降阶阶 段的运行控制，总的来说，指数型加减速控制方法的算法要比直线型的复杂， 但其基本实现了速度的平稳过渡，只是在加速起点仍然存在加速度突变，它 可以用于速度较快的控制系统，但是对于高速的数控系统不太适用，目前采 用最多的加减速控制法就是指数型的。 3.3S 型加减速控制法的应用 型加减速是这三种控制方法中最复杂的一种方式，它要求步进电机控制被控对象先按照直线加抛物线的速度时间曲线加速到规定的速度，然后以恒 速的方式进行运动，最后按照给定的减速方式减速到被控对象最终要到达的 位置。这种方式对速度的变化的精确率是最高的，它可以用于一些有高速要 求的数控系统中。 另外，在步进电机的加减速运动过程中，既要克服负载转矩，同时还要 克服速度变化过程中引起的系统惯性转矩，因此，我们必须保证步进电机的 启动频率限制在一定的数值范围内，这就要求我们想办法尽量减少启动加速 和停止减速的时间，以提高其快速性，因此我们就要根据具体的场合选择不 同的加减速控制方式。

总之，不同的场合需要不同的加减速控制方式，需要我们视情况而定， 不过大部分场合都是适合采用指数型加减速控制方式的。 参考文献 步进电机加减速控制规律[J].机电产品开 发与创新,2006,01:122-123+128. [2]余建国. 基于单片机的步进电机加减速的控制方法[J]. 农业网络信 息,2006,05:123-125. 张玉峰,李磊. 步进电机加减速控制技术研究[J]. 工矿自动 化,2006,06:65-67. 基于ARMCortex-M3 的步进电机线性速度控制的实现[J]. 电气自动化,2009,05:42-44. 基于TMS320F240 的步进电机加减速控制设计[J]. 计算机与 信息技术,2010,06:33-35. 步进电机短位移高响应加减速控制方法研究[J]. 组合机床与自动化加工技术,2010,08:30-32. 基于单片机的步进电机加减速的控制方法[J].内蒙古 科技与经济,2005,07:122-124. [11]崔洁,杨凯,肖雅静,颜向乙. 步进电机加减速曲线的算法研究[J]. 电子 工业专用设备,2013,08:45-49. [12] 开放式数控系统加减速控制方法研究[D].江西理工大 学,2012. [13]赵敏,刘新妹,李晓飞. 步进电机变速控制系统的设计[J]. 可编程控制 器与工厂自动化,2013,12:34-37. [14]李灵,朱洪涛,廖文国. 多步进电机的变细分加减速控制研究[J]. 科技 广场,2011,01:188-190.

以上内容为用户投稿，如有侵权请联系我们删除！