第3章數字控制技術3.1數字控制基礎3.2逐點比較法插補原理3.3多軸步進驅動控制技術3.4多軸伺服驅動控制技術

3.1.1數控技術發展概況特征階段年代典型應用驅動特點研究開發1952～l969數控車床、銑床鉆、銑床3軸以下步進、液壓電機推廣應用l970～l985加工中心、電加工、鍛壓直流伺服電機系統化l982柔性制造單元(FMU)柔性制造系統(FMS)交流伺服電機高性能集成化l990至今計算機集成制造系統(CIMS)、無人化工廠直線驅動3.1數字控制基礎數控電火花線切割機床數控車床(德國特勞伯公司）數控銑床數控動梁龍門鏜銑床3.1.2數字控制原理按時序或事序規定工作的自動控制成為順序控制。

用代表加工順序、加工方式和加工參數的數字碼作為控制指令的數字控制系統（numerical

control

systems）。

所謂數字控制，就是計算機根據輸入的指令和數據，控制生產機械(如各種加工機床)按規定的工作順序、運動軌跡、運動距離和運動速度等規律自動地完成工作的自動控制。數字程序控制主要應用于機床控制,采用數字程序控制系統的機床叫做數控機床。數控(NumericalControl-NC)系統計算機數控(ComputerNumericalControl-CNC)系統組成:數字程序控制系統由輸入裝置,輸出裝置,控制器和插補器等四大部分組成。其中,控制器和插補器功能以及部分輸入輸出功能由計算機承擔。插補器：用于完成插補計算，就是按給定的基本數據(如直線的終點坐標,圓弧的起、終點坐標等)，插補(插值)中間坐標數據，從而把曲線形狀描述出來的一種計算。xyabcd當給定a、b、c、d各點坐標x和y值之后，如何確定各坐標值之間的中間值?求得這些中間值的數值計算方法稱為插值或插補。插補計算的宗旨是通過給定的基點坐標，以一定的速度連續定出一系列中間點，而這些中間點的坐標值是以一定的精度逼近給定的線段。數字程序控制的基本原理。分割原則：應保證線段所連的曲線與原圖形的誤差在允許范圍之內。步驟：

1.曲線分段：圖中曲線分為三段，分別為ab、bc、cd，將a、b、c、d四點坐標送計算機。

2.插補計算

插補計算：

給定曲線基點坐標，求得曲線中間值的數值計算方法。

插補計算原則：通過給定的基點坐標，以一定的速度連續定出一系列中間點，這些中間點的坐標值以一定的精度逼近給定的線段。

插補：

直線插補二次曲線插補－圓弧、拋物線、雙曲線

3.折線逼近

根據插補計算出的中間點、產生脈沖信號驅動x、y方向上的步進電機，帶動繪圖筆、刀具等，從而繪出圖形或加工所要求的輪廓。

步長：刀具對應于每個脈沖移動的相對位置，可以用△

x,△y表示，一般△

x＝

△

y x方向步數：Nx＝(xe-x0)/△x y方向步數：Ny＝(ye-y0)/△y

所謂直線插補是指在給定的兩個基點之間用一條近似直線來逼近，也就是由此定出中間點連接起來的折線近似于一條直線，并不是真正的直線。所謂二次曲線插補是指在給定的兩個基點之間用一條近似曲線來逼近，也就是實際的中間點連線是一條近似于曲線的折線弧。常用的二次曲線有圓弧、拋物線和雙曲線等。從理論上講，插補的形式可用任意函數形式，但為了簡化插補運算過程和加快插補速度，常用的是直線插補和二次曲線插補兩種形式。3.1.3數字控制方式1.點位控制2.直線控制3.輪廓控制1、點位控制 只要求控制刀具行程終點的坐標值，即工件加工點準確定位，對刀具的移動路徑、移動速度、移動方向不作規定，且在移動過程中不做任何加工，只是在準確到達指定位置后才開始加工。（定位）2、直線切削控制 控制行程的終點坐標值，還要求刀具相對于工件平行某一坐標軸作直線運動，且在運動過程中進行切削加工。（單軸切削）3、輪廓的切削控制

控制刀具沿工件輪廓曲線運動，并在運動過程中將工件加工成某一形狀。這種方式借助于插補器進行。（多軸切削，或多軸聯動切削）4、三種方式比較

點位控制：驅動電路簡單，無需插補

直線切削控制：驅動電路復雜，無需插補

輪廓切削控制：驅動電路復雜，需插補

3.1.4數字控制系統1.開環數字控制2.閉環數字控制1.開環數字控制沒有反饋檢測元件，工作臺由步進電機驅動。步進電機接收步進電機驅動電路發來的指令脈沖作相應的旋轉，把刀具移動到與指令脈沖相當的位置，至于刀具是否到達了指令脈沖規定的位置，那是不受任何檢查的，因此這種控制的可靠性和精度基本上由步進電機和傳動裝置來決定。由于采用了步進電機作為驅動元件，使得系統的可控性變得更加靈活，更易于實現各種插補運算和運動軌跡控制。本章主要是討論開環數字程序控制技術。

2.閉環數字控制執行機構多采用直流電機（小慣量伺服電機和寬調速力矩電機）作為驅動元件，反饋測量元件采用光電編碼器（碼盤）、光柵、感應同步器等，該控制方式主要用于大型精密加工機床，但其結構復雜，難于調整和維護，一些常規的數控系統很少采用。3.1.5數控系統的分類1.傳統數控系統2.開放式數控系統（1）PC嵌入NC結構式數控系統（2）NC嵌入PC結構式數控系統3.網絡化數控系統3.2插補原理在CNC數控機床上，各種曲線輪廓加工都是通過插補計算實現的，插補計算的任務就是對輪廓線的起點到終點之間再密集的計算出有限個坐標點，刀具沿著這些坐標點移動，用折線逼近所要加工的曲線。插補方法可以分為兩大類：脈沖增量插補和數據采樣插補。脈沖增量插補是控制單個脈沖輸出規律的插補方法，每輸出一個脈沖，移動部件都要相應的移動一定距離，這個距離就是脈沖當量，因此，脈沖增量插補也叫做行程標量插補。如逐點比較法、數字積分法。該插補方法通常用于步進電機控制系統。數據采樣插補，也稱為數字增量插補，是在規定的時間內，計算出個坐標方向的增量值、刀具所在的坐標位置及其他一些需要的值。這些數據嚴格的限制在一個插補時間內計算完畢，送給伺服系統，再由伺服系統控制移動部件運動，移動部件也必須在下一個插補時間內走完插補計算給出的行程，因此數據采樣插補也稱作時間標量插補。數據采樣插補采用數值量控制機床運動，機床各坐標方向的運動速度與插補運算給出的數值量和插補時間有關。該插補方法是用于直流伺服電動機和交流伺服電動機的閉環或半閉環控制系統。數控系統中完成插補工作的部分裝置稱為插補器。逐點比較法插補:每走一步都要和給定軌跡上的坐標值進行比較，看這點在給定軌跡的上方或下方，或是給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進給方向。比較一次，決定下一步走向，以便逼近給定軌跡，即形成逐點比較插補。用階梯折線逼近曲線。走一步->比較一次->決定下一步的走向逐點比較法的最大誤差：一個脈沖當量（步長）加工精度:逐點比較法規定的加工直線或圓弧之間的最大誤差為一個脈沖當量，因此只要把脈沖當量（每走一步的距離即步長）取得足夠小，就可達到加工精度的要求。3.2.1逐點比較法直線插補1．第一象限內的直線插補（1）偏差計算公式直線段OA，起點坐標原點，終點(xe，ye)。點m(xm,ym)為動點.若點m在直線段OA上，則有:xm/ym＝xe/ye即ymxe-xmye＝0定義偏差判別式為:Fm＝ymxe-xmye

若Fm＝0，點m在直線段上；若Fm＞0，點m在直線段的上方，即點mˊ處；若Fm＜0，點m在直線段的下方，即點m＂處。第一象限直線逐點比較法插補的原理是：從直線的起點出發，當Fm≥0時，沿＋x軸方向走一步；當Fm＜0時，沿＋y方向走一步；當兩方向所走的步數與終點坐標(xe,ye)相等時，發出終點到信號，停止插補。推導簡化的偏差計算公式：①設加工點在m點，當Fm≥0時，表明m點在OA上或OA上方，應沿＋x方向進一步至(m＋1)點，該點的坐標值為

xm+1=xm+1ym+1=ym

該點的偏差為

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye②設加工點在m點，當Fm＜0時，表明m點在OA下方，應向＋y

方向進給一步至(m+1)點，該點的坐標值為

xm+1=xmym+1=ym+1

該點的偏差為

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=(ym+1)xe-xmye=Fm+xe

簡化后偏差計算公式中只有一次加法或減法運算，新的加工點的偏差Fm+1都可以由前一點偏差Fm和終點坐標相加或相減得到。

特別要注意，起點的偏差是已知的，即F0＝0。（2）終點判斷方法①設置Nx和Ny兩個減法計數器，在加工開始前，在Nx和Ny計數器中分別存入終點坐標值xe和ye，在x坐標（或y坐標）進給一步時，就在Nx計數器（或Ny計數器）中減去1，直到這兩個計數器中的數都減到零時，到達終點。②用一個終點計數器，寄存x和y兩個坐標進給的總步數Nxy，x或y坐標進給一步，Nxy就減1，若Nxy＝0，則就達到終點。（3）插補計算過程四個步驟的插補計算過程，即

①偏差判別

②坐標進給

③偏差計算

④終點判斷2.四個象限的直線插補

偏差

1象限

2象限

3象限

4象限

偏差公式

Fm≥0

+x

-x

-x

+x

Fm=Fm-ye

Fm＜0

+y

+y

-y

-y

Fm=Fm+xe二、不同象限內的直線插補

記憶：

2象限：1象限以y軸鏡象

4象限：1象限以x軸鏡象

3象限：1象限旋轉180度

3.直線插補運算的程序實現（1）數據的輸入及存放開辟六個單元XE、YE、NXY、FM、XOY和ZF，分別存放終點橫坐標xe、終點縱坐標ye、總步數Nxy、加工點偏差Fm、直線所在象限值xoy和走步方向標志。其中：Nxy=Nx+Ny,xoy等于1、2、3、4分別代表第一、第二、第三、第四象限，Fm的初值為F0＝0，ZF＝1、2、3、4分別代表+x、-x、+y、-y走步方向。

（2）直線插補計算的程序流程〔例3.1〕設加工第一象限直線OA，起點為O(0，0)，終點坐標為A(6，4)，試進行插補計算并作出走步軌跡圖。〔解〕坐標進給的總步數Nxy=|6-0|+|4-0|=10,xe=6,ye=4,F0=0,xoy=1.步數偏差判別坐標進給偏差計算終點判斷起點F0=0Nxy=101F0=0+xF1=F0-ye=-4Nxy=92F1<0+yF2=F1+xe=2Nxy=83F2>0+xF3=F2-ye=-2Nxy=74F3<0+yF4=F3+xe=4Nxy=65F4>0+xF5=F4-ye=0Nxy=56F5=0+xF6=F5-ye=-4Nxy=47F6<0+yF7=F6+xe=2Nxy=38F7>0+xF8=F7-ye=-2Nxy=29F8<0+yF9=F8+xe=4Nxy=110F9>0+xF10=F9-ye=0Nxy=0軌跡如圖：3.2.2逐點比較法圓弧插補1．第一象限內的圓弧插補（1）偏差計算公式逆圓弧AB，圓弧的圓心在坐標原點，圓弧的起點為A(x0,y0)，終點B(xe,ye)，圓弧半徑為R。可得：

Rm２=xm2+ym2R2=x02+y02

可定義偏差判別式為

Fm＝Rm２-R2=xm２+ym2-R2若Fm=0，表明加工點m在圓弧上；Fm＞0，表明加工點在圓弧外；Fm＜0，表明加工點在圓弧內。第一象限逆圓弧逐點比較插補的原理：從圓弧的起點出發，當Fm≥0，為了逼近圓弧，下一步向-x方向進給一步，并計算新的偏差；若Fm＜0，為了逼近圓弧，下一步向+y方向進給一步，并計算新的偏差。如此一步步計算和一步步進給，并在到達終點后停止計算，就可插補出圖所示的第一象限逆圓弧AB。推導簡化的偏差計算的遞推公式：①設加工點正處于m(xm,ym)點，當Fm≥0時，應沿-x方向進給一步至(m+1)點，其坐標值為：xm+1=xm-1ym+1=ym

新的加工點的偏差為Fm+1=xm+12+ym+12-R2=(xm-1)2+ym2-R2=Fm-2xm+1②設加工點正處于m(xm,ym)點，當Fm＜0時，應沿+y方向進給一步至(m+1)點，其坐標值為：xm+1=xmym+1=ym+1

新的加工點偏差為

Fm+1=xm+12+ym+12-R2=xm２+(ym+1)2-R2=Fm＋2ym+1

可知，只要知道前一點的偏差和坐標值，就可求出新的一點的偏差。因為加工點是從圓弧的起點開始，故起點的偏差F0＝0。（2）終點判斷方法圓弧插補的終點判斷方法和直線插補相同。可將x方向的走步步數Nx=|xe-x0|和y方向的走步步數Ny=|ye-y0|的總和Nxy作為一個計數器，每走一步，從Nxy中減1，當Nxy=0時發出終點到信號。（3）插補計算過程圓弧插補計算過程比直線插補計算過程多一個環節，即要計算加工點瞬時坐標（動點坐標）值。圓弧插補計算過程分為五個步驟即偏差判別、坐標進給、偏差計算、坐標計算、終點判斷。2.四個象限的圓弧插補（1）第一象限順圓弧的插補計算順圓弧CD，圓弧的圓心在坐標原點，起點C(x0,y0)，終點D(xe,ye),如圖所示。設加工點現處于m(xm,ym)點，若Fm≥0,則沿-y方向進給一步，到(m+1)點，新加工點坐標將是(xm,ym-1)，可求出新的偏差為

Fm+1=Fm-2ym+1

若Fm＜0，則沿+x方向進給一步至(m+1)點，新加工點的坐標將是(xm+1,ym)，同樣可求出新的偏差為

Fm+1=Fm+2xm+1（2）四個象限的圓弧插補其它象限的圓弧插補可與第一象限的情況相比較而得出，因為其它象限的所有圓弧總是與第一象限中的逆圓弧或順圓弧互為對稱。對于圓弧插補，我們要首先清楚第一步的走步方向。給出相應偏差計算公式當Fm>=0,Fm+1=Fm-2ym+1（第一、三象限）

Fm+1=Fm-2xm+1（第二、四象限）當Fm<0,Fm+1=Fm+2xm+1（第一、三象限）

Fm+1=Fm+2ym+1（第二、四象限）

記憶：

2象限：1象限以y軸鏡象

4象限：1象限以x軸鏡象

3象限：1象限旋轉180度

3．圓弧插補計算的程序實現

（1）數據的輸入及存放開辟八個單元XO、YO、NXY、FM、RNS、XM、YM和ZF，分別存放起點的橫坐標x0、起點的縱坐標y0、總步數Nxy、加工點偏差Fm、圓弧種類值RNS、xm、ym和走步方向標志。這里Nxy=|xe-x0|+|ye-y0|；RNS等于1、2、3、4和5、6、7、8分別代表SR1、SR2、SR3、SR4和NR1、NR2、NR3、NR4，RNS的值可由起點和終點的坐標的正、負符號來確定；Fm的初值為F0＝０，xm和ym的初值為x0和y0；ZF=1、2、3、4分別表示+x、-x、+y、-y走步方向。（2）圓弧插補計算的程序流程

y軸指明RNS，可以選擇同樣的偏差計算公式判斷Fm的值判斷Fm的值x軸(4)過象限問題方法一、將圓弧按所在象限分段。例如插補AC，則分成AB和BC，也就是給出2個圓弧的插補命令。方法二、在控制程序中考慮自動過象限的問題過象限判斷：Ⅰ←→Ⅱ或Ⅲ←→Ⅳ時必有x=0Ⅱ←→Ⅲ或Ⅰ←→Ⅳ時必有y=0過象限的走向順圓：SR1→SR4→SR3→SR2

逆圓：NR1→NR2→NR3→NR4舉例：設加工第一象限逆圓弧AB，已知起點的坐標為A(4，0)，終點的坐標為B(0，4)，試進行插補計算并作出走步軌跡圖。步數偏差判別坐標進給偏差計算坐標計算終點判斷起點F0=0x0=4,y0=4Nxy=81F0=0-xF1=F0-2x0+1=-7x1=x0-1=3,y1=0Nxy=72F1<0+yF2=F1+2y1+1=-6x2=3,y2=y1+1=1Nxy=63F2<0+yF3=F2+2y2+1=-3x3=3,y3=y2+1=2Nxy=54F3<0+yF4=F3+2y3+1=2x4=3,y4=y3+1=3Nxy=45F4>0-xF5=F4-2x4+1=-3x5=x4-1=2,y5=3Nxy=36F5<0+yF6=F5+2y5+1=4x6=2,y6=y5+1=4Nxy=27F6>0-xF7=F6-2x6+1=1x7=x6-1=1,y7=4Nxy=18F7>0-xF8=7-2x7+1=0x8=x7-1=0,y8=4Nxy=03.2.3數字積分插補法1.數字積分法的直線插補2.數字積分的圓弧插補

1.數字積分法的直線插補時鐘頻率為fCy方向溢出脈沖頻率為fyx方向溢出脈沖頻率為fxJRX累加器Jx寄存器Jy寄存器JRY累加器J∑數字積分直線插補框圖xOyB(xe,ye)A(x0,y0)

直線插補2.數字積分的圓弧插補

數字積分圓弧插補JiIiJAxOyB(xB,yB)A(xA,yA)IAO’(x0,y0)Pi(xi,yi)VxVY時鐘頻率為fCy方向溢出脈沖x方向溢出脈沖JRX累加器Jx寄存器Jy寄存器JRY累加器

圓弧插補器原理簡圖

圓弧加工終點判別JAJxOyICDEBAIARO’3.3多軸步進電機控制技術

數控機床的驅動元件常常是步進電機。步進電機是電機類中比較特殊的一種，它是靠脈沖來驅動的。靠步進電機來驅動的數控系統的工作站或刀具總移動步數決定于指令脈沖的總數，而刀具移動的速度則取決于指令脈沖的頻率。步進電機不是連續的變化，而是跳躍的，離散的。步進電機：脈沖電機，給一個脈沖電機轉一下。它是一種將電脈沖信號轉換為角位移的機電式數模（D／A）轉換器。輸入：脈沖輸出：位移脈沖數：決定位移量脈沖頻率：決定位移的速度StepMotor-------KP4M4-001

TheoriginalfloppydiskdriveforIBM-PCsandcompatibleswastheTandonTM100.3.3.1步進電機的分類3.3.2步進電機的工作原理3.3.3步進電機的工作方式3.3.4步進電機控制接口及輸出字表3.3.5步進電機控制程序3.3.1步進電機的分類按力矩產生的原理，分為反應式和勵磁式。反應式的轉子中無繞組，由定子磁場對轉子產生的感應電磁力矩實現步進運動。反應式步進電機有較高的力矩轉動慣量比，步進頻率較高，頻率響應快，結構簡單。勵磁式的定子和轉子均有勵磁繞組，由它們之間的電磁力矩實現步進運動。有的勵磁式電機轉子無勵磁繞組，而是由永久磁鐵制成，轉子有永久磁場，通常把這樣的步進電機稱為混合式步進電機。混合式步進電機具有步距較小、有較高的啟動和運行頻率、消耗功小、效率高、不通電時有定位轉矩、不能自由轉動等特點，廣泛應用于機床數控系統、打印機、硬盤機等數控裝置中。按照輸出力矩大小分為伺服式和功率式。伺服式只能驅動小負載，一般與液壓轉矩放大器配用，才能驅動機床等較大負載。功率式可以直接驅動較大負載。3.3.2步進電機的工作原理（1）步進電機的結構：一句話，內轉子和定子構成。定子：定子上有繞組，教材上這個電機是三相電機，有3對磁極，實際上步進電機不僅有三相，還有四相、五相等等。三對磁極分別為A、B、C，通過開關輪流通電。轉子：上面帶齒。為了說明問題，這里只畫了4個齒。（其實一般有幾十個齒）（2）工作原理：對于三相步進電機的A、B、C這三個開關，每個開關閉合，就會產生一個脈沖，現在我們一塊看一下工作過程。步進電機的“相”和“拍”

“相”－繞組的個數“拍”－繞組的通電狀態。如：三拍表示一個周期共有3種通電狀態，六拍表示一個周期有6種通電狀態，每個周期步進電機轉動一個齒距。①初始狀態時，開關A接通，則A相磁極和轉子的0、2號齒對齊，同時轉子的1、3號齒和B、C相磁極形成錯齒狀態。這就相當于初始化。

②當開關A斷開，B接通，由于B相繞組和轉子的1、3號齒之間的磁力線作用，產生一個扭矩，使得轉子的1、3號齒和B相磁極對齊，則轉子的0、2號齒就和A、C相繞組磁極形成錯齒狀態。

③開關B斷開，C接通，由于C相繞組和轉子0、2號之間的磁力線的作用，使得轉子0、2號齒和C相磁極對齊，這時轉子的1、3號齒和A、B相繞組磁極產生錯齒。

④當開關C斷開，A接通后，由于A相繞組磁極和轉子1、3號齒之間的磁力線的作用，使轉子1、3號齒和A相繞組磁極對齊，這時轉子的0、2號齒和B、C相繞組磁極產生錯齒。很明顯，這時轉子移動了一個齒距角。如果對一相繞組通電的操作稱為一拍，那對A、B、C三相繞組輪流通電需要三拍。對A、B、C三相輪組輪流通電一次稱為一個周期。從上面分析看出，該三相步進電機轉子轉動一個齒距，需要三拍操作。由于按A→B→C→A相輪流通電，則磁場沿A、B、C方向轉動了360°空間角，而這時轉子沿ABC方向轉動了一個齒距的位置。在圖中，轉子的齒數為4，故齒距角90°，轉動了一個齒距也即轉動了90°。同樣的，如果轉自由40個齒，則轉完一個周期是9°。

步進電機的步距角的計算

對于一個步進電機，如果它的轉子的齒數為Z，它的齒距角θZ為

θZ=2π／Z=360°/Z步進電機的步距角θ可以表示如下

θ=θZ／N=360°/(NZ)其中：N是步進電機工作拍數，Z是轉子的齒數。對于三相步進電機，若采用三拍方式，則它的步距角是

θ=360°/(3×4)=30°對于轉子有40個齒且采用三拍方式的步進電機而言，其步距角是

θ=360°/(3×40)=3°3.3.3步進電機的工作方式1．步進電機單三拍工作方式2．步進電機的雙三拍工作方式3．步進電機的三相六拍工作方式1.單三拍工作方式：單三拍就是每次只給一個線組通電，其余的繞組斷開。

①繞組的通電順序：A→B→C→A→…②電壓波形在這里，步進電機是由脈沖控制的。而脈沖的輸出受計算機的控制。2．步進電機的雙三拍工作方式

①繞組的通電順序：ABBCCA②電壓波形3．步進電機的三相六拍工作方式

①繞組的通電順序：AABBBCCCAA②電壓波形步進電機細分驅動：

切換時，繞組電流并非全部切除或通入，只改變額定值的一部分（如1/4)，轉子也只轉動步距角的一部分（如1/4)。優點：達到更高分辨率，減小振動和噪聲二、步進電機的主要特性參數1、步距角Q2、最大靜態轉矩Mjmax3、最大啟動轉矩4、最高啟動、停止頻率（突跳頻率）5、連續運行的最高工作頻率三、使用步進電機要注意的問題1、低頻振蕩2、升降速特性曲線3、運行前應先定位ft0.63250.6325TaTd四、步進電機的選擇1、負載轉矩的計算

M/Mjmax=0.2-0.5，M為負載轉矩，Mjmax最大靜態轉矩2、步距角Q與機械系統的匹配3、負載慣量和機床所要求的啟動頻率、最高工作頻率五、步進電機的驅動脈沖信號源（變頻）環形分配器功率放大器步進電機插補器1、脈沖信號源頻率可變的脈沖發生器2、環形分配器a、硬件環形分配器（以三相六拍為例）正轉132465ABCDADBDC100110110010010011011001001101101100156423反轉ABCDADBDC100101101001001011011010010110110100100Φ1Φ01ABC0001111001DA=B111Φ0Φ00ABC0001111001DB=C001Φ0011ABC0001111001DC=A111Φ0Φ00ABC0001111001DA=C001Φ0Φ11ABC0001111001DB=A100001ABC000111100DC=B1Φ1反轉正轉QQDABCCKBKQQDBACAKCKQQDCABBKAKCPRDA

BCDA=BK+CK=(B+K)(C+K)=BC+CK+BKDB=CK+AK=(C+K)(A+K)=AC+AK+CKDA=AK+BK=(A+K)(B+K)=AB+BK+AKb、軟件環形分配器分配輸出口PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0

CBA001011010110100101正轉1→3→2→6→4→5反轉1→5→4→6→2→3在內存中作一表132465TAB:+1+2+3+4+5例:A[6]={1，3，2，6，4，5}inti，ki=0;Outputb(Port，A[i]）；定位

delay(x)；或定時器定時

if(k){if(i==5)i=0elsei++;}eles{if(i==0)i=5;elsei--;}3、功率放大電路使用L298N芯片驅動電機步進電機驅動電路3.3.4步進電機控制接口及輸出字表步進電機的控制中，要關心下列問題：

①步進電機的精度問題：步進電機的工作精度問題；

②速度調節問題：步進電機運動速度的快慢的調節；

③計算機接口問題：和計算機接口應該注意的問題。1．步進電機控制接口2．步進電機控制的輸出字表

步進電機常規控制電路

脈沖分配器：把脈沖串按一定規律分配給脈沖放大器的各相輸入端，又稱環形分配器。

輸入：步進脈沖，1個脈沖為1拍，走一步；

方向選擇

，正轉或反轉。

輸出：各相繞組的驅動脈沖。

功率放大器：脈沖分配器的輸出電路不足以驅動步進電機，進行功率放大。

步進電機微機控制方式一

微機

＋

環形分配器

＋

功放

運動控制及脈沖產生

脈沖分配

步進電機微機控制方式2

微機

＋

驅動電路運動控制和脈沖分配

功率放大

步進電機控制接口

－例如：采用8255芯片控制x,y軸步進電機。1．步進電機控制接口步進電機控制的輸出字表

－8255的PA、PB口分別控制x,y軸步進電機。

－輸出數據“

1”表示通電，“

0”表示斷電。2.步進電機控制的輸出字表x軸步進電機輸出字表y軸步進電機輸出字表存儲地址標號低八位輸出字存儲地址標號高八位輸出字ADX100000001=01HADY100000001=01HADX200000011=03HADY200000011=03HADX300000010=02HADY300000010=02HADX400000110=06HADY400000110=06HADX500000100=04HADY500000100=04HADX600000101=05HADY600000101=05H

－輸出字以表的形式順序存放在內存：

正轉訪問順序：ADX1->ADX2->…->ADX6 ADY1->ADY2->…->ADY6

反轉訪問順序：ADX6->ADX5->…->ADX1 ADY6->ADY5->…->ADY1

微機的運動控制功能

－改變輸出脈沖數，控制步進電機的走步數；

－改變各相繞組的通電順序，控制步進電機的轉向，正轉、反轉；

－改變輸出脈沖的頻率，控制步進電機的轉速。3.3.5步進電機控制程序1.步進電機走步控制程序2.步進電機速度控制程序①硬件電路；②電機類型（三相、四相等）、步距角、最高通電頻率、最低通電頻率等等。頻率對應的是速度。③選擇工作方式；④電機控制的調速問題。1．步進電機走步控制程序什么是走步程序？用ADX和ADY分別表示x軸和y軸步進電機輸出字表的取數地址指針。且用ZF=1、2、3、4分別表示+x、-x、+y、-y走步方向。在流程圖的第一個判斷中，ZF通過對Fm的判斷來賦值。因此，這個程序還要和插補計算程序結合起來看。2．步進電機速度控制程序注意兩點：

①速度往往和輸出字的輸送的頻率有關；

②調速過程總是有加速問題。內容：

①按正序或反序取輸出字可控制步進電機正轉或反轉，輸出字更換得越快，步進電機的轉速越高；②可采用延時或定時器方法。控制延時的時間常數，即可達到調速的目的；Ti為相鄰兩次走步的時間間隔，Vi為進給一步后速度，a為加速度。勻速控制：步進電機用固定不變的頻率運行即可，如何實現？用定時/計數器定時中斷步進電機控制實驗 －四相八拍工作方式。 －8086：采用延時方式進行速度控制 －8031：采用定時器方式進行速度控制三相單三拍

CBA0000000101H0000001002H0000010003H正轉反轉三相雙三拍

CBA0000001103H0000011006H0000010105H正轉反轉三相六拍

CBA0000000101H0000001103H0000001002H0000011006H0000010004H0000010105H正轉反轉對于四相五相步進電機的輸出表按此方法步進電機控制程序示意框圖否例、請設計一8086步進電機控制系統（1片8253、1片8259、1片8255）。四相步進電機，轉速500步/S.A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

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01

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08259

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1

082558253GATE01.19318MHzCSA1A0WRRDA2A1IOWIORY0D7~0D15~8+5VCLK0OUT0IR2CSRDWRA0A1INTINTRINTAINTASP/EN+5VIR28259AY1IORIOWD7-D0/RD/WRRESETA1A0PA3PA2PA0CS8255PA1DCBAA1A2Y2IORIOWG1CBAG2AG2B...Y3Y7Y2Y1Y0A6A0A9A5A474LS138CSA8定時時間常數計算：N=1s50011.19318MHz=2386DATASEGMENTSTEPDW200；200步SIGNADB1；正/發控制DATAENDSSTC-SEGMENT