第3章數字控制技術數控

(NumericalControl-NC)系統

計算機數控

(ComputerNumericalControl-CNC)系統

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

數控裝置組成：由輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補器等四大部分組成。目前，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。

數字程序控制：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。3.1數字控制基礎數控系統組成：由數控裝置、驅動裝置、可編程控制器和檢測裝置等四大部分組成。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3.1.2數字控制原理基本思路：－逐點輸入加工軌跡的坐標不現實。－數控加工輪廓一般由直線、圓弧組成，也可能有一些非圓曲線輪廓，因此可以用分段曲線（曲線基點和曲線屬性）擬合加工輪廓。－輸出裝置如步進電機、交直流伺服電機，驅動每個軸以一定距離的步長運動，實際加工輪廓是以折線軌跡擬合光滑曲線。

步驟：

1.曲線分段－圖中曲線分為三段，分別為ab、bc、cd，a、b、c、d四點坐標送計算機。－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。xyabcd當給定a、b、c、d各點坐標的x和y值之后，如何確定各坐標值之間的中間值?

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。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。（輪廓誤差）（1）脈沖：每一個脈沖信號代表步進電機走一步；代表的是加工過程中最小的加工單位，就是步長。（2）步長：對應于每個脈沖移動的相對位置稱為脈沖當量，又稱為步長，常用Δx和Δy來表示，并且常取Δx＝Δy。（3）脈沖個數：線段在x軸和y軸的投影長度和脈沖當量有關。實際步長等于多少與機械制造相關。但是，向x和y軸分別送多少個信號？我們計算的標準是什么？先了解下面幾個概念。－計算：

x方向步數：Nx＝(xe-x0)/△x y方向步數：Ny＝(ye-y0)/△y3.1.3數字控制方式數字程序控制的3種方式：點位控制、直線切削控制、輪廓切削控制。

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）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）輪廓切削控制－這類控制的特點是能夠控制刀具沿工件輪廓曲線不斷地運動，并在運動過程中將工件加工成某一形狀。這種方式是借助于插補器進行的，插補器根據加工的工件輪廓向每一坐標軸分配速度指令，以獲得圖紙坐標點之間的中間點。（多軸切削）(多軸運動下的輪廓跟蹤誤差控制與補償方法研究)三種方式比較 點位控制：驅動簡單，無需插補

直線切削控制：驅動復雜，無需插補

輪廓切削控制：驅動復雜，需插補

3.1.4閉環與開環數字程序控制閉環數字程序控制方式：這種結構的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。隨著技術的進步，目前以交流為主，其次還有直線電機等。 開環數字程序控制方式：這種控制結構沒有反饋檢測元件，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。（在一些特殊場合可加閉環檢測失步現象） 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。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）SOFT型開放式數控系統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。

3.2.1逐點比較法直線插補逐點比較插補－刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標值進行比較一次，決定下一步的進給方向： 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） 逐點比較法是以階梯折線來逼近直線或圓弧等曲線的，它與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。插補步驟：

偏差判別

->坐標進給

->偏差計算

->終點判斷

走一步

->比較一次

->決定下一步的走向

插補結束判斷

1.第一象限內的直線插補

－偏差計算式：

若點m在OA直線段上，則有xm/ym=xe/ye

即ymxe-xmye＝0

于是取偏差計算式為

Fm=ymxe-xmye

－偏差判別：

偏差判別式：

若Fm=0，則點m在OA直線段上；

若Fm>0，則點m在OA直線段的上方；

若Fm<0，則點m在OA直線段的下方。

進給方向確定：

當Fm>=0時，沿+x軸方向走一步；

當Fm<0，沿+y方向走一步；

當目前坐標與終點坐標相等，停止插補。

－偏差計算的簡化：

（1）設加工點在m點，若Fm>=0，這時沿+x軸方向走一步至m＋1點。

(xm+1，

ym+1)=(xm+1,ym)

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

（2）設加工點在m點，若Fm<0，這時沿+y軸方向走一步至m＋1點。

推理有

Fm+1=Fm+xe

偏差計算公式簡化為：（遞推公式）

若m為起點0，則Fm=F0=0；

否則

：若Fm>=0，Fm+1=Fm–ye

若Fm<0，Fm+1=Fm+xe

－終點判斷：

方法1：設置x，y軸兩個減法計數器Nx和Ny

，加工前分別存入終點坐標xe和ye，

x(y)軸每進給一步則Nx–1(Ny–1）,當Nx和Ny

均為0，則認為達到終點。

方法2：設置一個終點計數器Nxy（2軸總步數和）,x或y軸每進給一步則Nxy–1，當Nxy

為0，則認為達到終點。2.4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

以X軸為鏡象的，X不變，Y改為－Y。以Y軸為鏡象的，Y不變，X改為－X。旋轉180度的，X改為－X，Y改為－Y。按照上面的描述：一象限：Fm≧0,進給＋X,，Fm≦0,進給＋Y二象限：Fm≧0,進給－X,，Fm≦0,進給＋Y三象限：Fm≧0,進給－X,，Fm≦0,進給－Y四象限：Fm≧0,進給＋X,，Fm≦0,進給－Y3.直線插補計算的程序實現內存單元數據

XE：終點X坐標

YE：終點Y坐標

NXY:總步數，

Nxy＝Nx+

Ny

XOY:象限值，1、2、3、4分別代表1、2、3、4象限

ZF：進給方向，

1、2、3、4代表在+x、–x、+y、-y方向進給。

流程圖偏差判別->坐標進給->

偏差計算->終點判斷->走步控制程序決定如何實現X,Y正反方向走一步，多長時間走一步。例3.1：加工第1象限直線OA，起點為O（0，0），終點為A(6，4)，試進行插補并作走步軌跡圖。解：進給總步數

Nxy＝|6-0|+|4-0|=10

xe=6，ye=4,F0=0,xoy=1 同理，求第二象限起點O（0,0），終點A（-6,4）插補計算并作出走步軌跡圖3.2.2逐點比較法圓弧插補1.第一象限內的圓弧插補

－偏差定義：

M點偏差

Fm=Rm2-R2=xm2+ym2-R2

－偏差判斷

Fm=0，M點在圓弧上

Fm>0，M點在圓弧外

Fm<0，M點在圓弧內－第一象限逆圓弧逐點比較插補的原理：

從起點出發，當Fm>=0，向-x方向進給一步，并計算新的偏差；當Fm<0，下一步向+y方向進給，并計算新的偏差。按上述步驟循環到達終點后結束。

－偏差的簡化計算，以第一象限逆圓弧為例：當Fm>=0，向-x方向進給一步

（xm+1，

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

當Fm<0，向+y方向進給一步

（xm+1，

ym+1)=(xm,ym+1

) Fm+1=xm+12+ym+12-R2=Fm+2ym+1起點偏差F0＝0－終點判斷

采用總步數Nxy的計數方法：Nxy初始設值為

x和y軸進給總步數之和，

x或y軸每進給一步則Nxy–1，當Nxy

為0，則認為達到終點。

－插補計算步驟

偏差判別

->坐標進給

->偏差計算

->坐標計算->終點判斷

直線插補：偏差計算使用終點坐標xe，ye

圓弧插補：偏差計算使用前一點坐標xm，ym

(由于使用前一點的坐標，所以需要進行坐標計算)2.四個象限的圓弧插補－第一象限順圓弧的插補計算當Fm>=0，向-y方向進給一步，

Fm+1=Fm–2ym+1當Fm<0，向+x方向進給一步，

Fm+1=Fm+2xm+1－四個象限的圓弧插補

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度按照上面的描述：一象限順圓SR1：Fm≧0,進給－Y，Fm＜0,進給＋X二象限逆圓NR2：Fm≧0,進給－Y，Fm＜

0,進給－X三象限順圓SR3

：Fm≧0,進給＋Y，Fm＜

0,進給－X四象限逆圓NR4：Fm≧0,進給＋Y，Fm＜

0,進給＋X同理請推出：一象限逆圓NR1：Fm≧0,進給－X，Fm＜0,進給＋Y在二、三、四象限的上述對應關系？以X軸為鏡象的，X不變，Y改為－Y。以Y軸為鏡象的，Y不變，X改為－X。旋轉180度的，X改為－X，Y改為－Y。－圓弧插補計算遞推公式和進給方向注意：表中坐標值為不帶符號的數，如第四象限中的點（-4,-3)應用

xm=4,ym=3查表計算。3.圓弧插補計算的程序實現

內存單元數據

X0：起點X坐標

Y0：起點Y坐標

NXY:總步數，

Nxy＝Nx+

NyFM：加工點偏差；

XM：xmYM：

ym

RNS：圓弧種類，1、2、3、4和5、6、7、8分別代表SR1、SR2、SR3、SR4和NR1、NR2、NR3、NR4。

ZF：進給方向，

1、2、3、4代表在+x、–x、+y、-y方向進給。

流程圖一象限順元為例偏差判別->坐標進給->

偏差計算->坐標計算->終點判斷->例3.2：加工第1象限逆圓弧AB，起點為A（4，0），終點為B(0，4)，試進行插補并作走步軌跡圖。解：進給總步數

Nxy＝|4-0|+|4-0|=83.2.3數字積分插補法（自學）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3.3.6數控系統設計舉例——三軸步進電機控制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。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，現在我們看一下工作過程。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，如果轉子由40個齒，則轉完一個周期是9°。

齒距角和步距角：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而步進電機運行N拍可使轉子轉動一個齒距位置。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，若轉子有4個齒且采用三拍方式，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

以三相為例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。波形特點：高電平：低電平1：22．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電壓波形對于四相電機，請給出相應通電方式的繞組通電順序？波形特點：高電平：低電平1：1波形特點：高電平：低電平2：13.3.4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1．步進電機控制接口

輸出數據的變化規律由步進電機的相數和工作方式決定。這種輸出規律由輸出字來表示，為了便于尋找，輸出字以表的形式存放于計算機指定的存儲區域。用“1”表示繞組通電；用“0”表示相應的繞組斷電。按照相應方式下的控制字從X軸和Y軸的輸出，就可以使電機轉動。在兩次輸出數據之間有時間間隔，這個間隔的長短，就是調速問題，也就是頻率問題。輸出字送的快，電機轉速高，反之，則低。正反轉問題的實現，可以將控制字按正向轉動的反向順序輸出即可。2、步進電機控制的輸出字表

以三相步進電機為例，有以下三種工作方式：（1）單三拍工作方式，各相通電順序為：正向旋轉，A→B→C→A；或反向旋轉，A→C→B→A。步進電機控制的輸出字表如下：（2）雙三拍工作方式，各相通電順序為：正向旋轉，AB→BC→CA→AB；或反向旋轉，AC→CB→BA→AC。步進電機控制的輸出字表如下：（3）三相六拍工作方式，各相通電順序為：正向旋轉，A→AB→B→BC→C→CA→A；或反向旋轉，A→AC→C→CB→B→BA→A。步進電機控制的輸出字表如下：教材：步進電機控制的輸出字表

（三相六拍控制方式）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請給出四相八拍控制方式步進電機控制的輸出字表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）、步踞角、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(三種之一)；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P91圖3-25的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。下圖給出了X,Y方向正反向走步的控制流程正向反向實現調速對步進電機的控制可以分為：按預定的方式分配各繞組的通電脈沖和步進電機速度控制，使其始終遵循加速－－勻速－－減速的規律工作。步進電機的速度控制，就是控制步進電機產生步進動作的時間，即控制步進電機各相繞組通電狀態的切換時間，使步進電機按照給定的速度規律進行工作。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。正反轉與速度控制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。即Ti決定了步進電機多長時間走一步。結合P77圖3-7，掌握走步控制程序實現方法。3.3.6數控系統設計舉例-三軸步進電機控制1.數控系統的硬件結構及主要部件（1）工業控制機（IPC）（2）運動控制卡（功能見P92）2.數控系統的軟件結構及主要功能模塊3.4多軸伺服驅動控制技術3.4.1伺服系統

1.伺服系統及其組成

2.伺服系統的基本要求和特點（見教材P94）（1）伺服系統的基本要求（2）伺服系統的主要特點3.4.2現代運動控制技術1.伺服電機控制（1）伺服電機及其分類（2）控制系統對伺服電機的基本要求（3）直流伺服電機的工作原理和控制方式（4）交流伺服電機的工作原理和控制方式2.現代運動控制3.4.3數控系統設計舉例-基于PC的多軸運動控制1.多軸運動控制卡-PMAC

（1）PMAC的結構和工作原理（2）PMAC的硬件開放性（3）PMAC的軟件開放性2.基于PMAC開放式數控系統的硬件設計工控機雙端口RAMPMACLiteACC-34A控制面板機床電器I/O信號主軸電機交流伺服電機ACC-8P變頻器驅動器驅動器ISA總線交流伺服電機驅動器交流伺服電機基于PMAC的數控系統硬件結構3.基于PMAC開放式數控系統的軟件設計本章課程結束！作業：1，2，5，73.3步進電機控制技術

步進電機：脈沖電機，給一個脈沖電機轉一下。是一種將電脈沖信號轉換為角位移的機電式數摸（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（新的伺服驅動器也是按脈沖+反向控制方式）步進電機控制技術是數控技術中最常用的一種控制方法。一個數控機床，它的驅動元件常常是步進電機。步進電機早先屬于控制電機，是電機類中比較特殊的一種，它是靠脈沖來驅動的。那么，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。很明顯，步進電機不是連續的變化，而是跳躍的，離散的。3.3.1步進電機的工作原理

三相反應式步進電機

定子：三對磁極，六個齒

轉子：四個齒，分別為0、1、2、3齒－工作過程：

A相通電：A相磁極與0、2號齒對齊；

B相通電：由于磁力線作用，B相磁極與1、3號齒對齊；

C相通電：由于磁力線作用，C相磁極與0、2號齒對齊；

A相通電：由于磁力線作用，A相磁極與1、3號齒對齊；結論：定子按A->B->C->A相輪流通電，則磁場沿A、B、C方向轉動360度角，轉子沿ABC方向轉動了一個齒距的位置。齒數為4，齒距角為90度，即1個齒距轉動了90度。－

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，