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编程软件I.abVIEW实现对步进电机的位置控制

步进电机是工业过程中一种能够快速启动、反转和制动的执行元件。其功能是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移。步进电机的运转是由电脉冲信号控制的,其角位移量与脉冲数成正比,每给一个脉冲,步进电机就转动一个角度(步距角)。步进电机旋转的角度由输入的电脉冲数确定,改变脉冲输入频率,就可以改变电机的速度;改变通电顺序,即改变定子磁场旋转的方向,就可以达到控制步进电机正反转的目的。

正是因为步进电机具备上述特点,它已经被广泛地用于数控机床、精密旋转和线性位移系统中,在步进电机控制系统设计中,传统的方法是用逻辑电路或单片机实现步进电机控制,虽然此方法可行,但由于线路复杂而且制成后不易调整,因此存在一定的局限性。该系统采用虚拟仪器图形化编程软件I.abVIEW实现对步进电机的位置控制,为了取得较好的控制效果,采用PID控制算法。系统有较好的人机交互界面,编程简单,根据不同的要求可随时调整控制方式。

系统由一台计算机、一台步进电机装置、一块数据采集板及步进电机驱动电路板组成,如图l所示。

在步进电机装置上,步进电机的轴连接蜗杆传动减速机构,再通过齿轮和皮带部分,将电机的圆周运动转换成皮带的直线运动。皮带直线运动的位移量用指针和刻度尺来量化表示。皮带移动同时带动一只多圈电位器(位移传感器)转动,位移传感器输出的电压可定量地表示步进电机的角位置量,电机的角位置量可由电机负载指针将位置直观地表示出来。该指针在0~16 cm的行程范围内运动,对应的位置反馈电压范围为0~5 V。

计算机通过采集位移传感器输出的反馈电压,就可得到当前电机负载指针位置,与指定指针位置比较,得到位置偏差,采用PID控制算法可得控制量,通过数据采集板的DIO控制电机向指定位置运动。