可靠性步进电机细分驱动技术研究

步进电机细分驱动技术对于提高电机运转的精确性,起到至关重要的作用,也是步进电机的步距角进行高精度细分的关键。本文对步进电机的发展情况进行分析,同时也讲解了可靠性步进电机的驱动细分。     

精密步进谐波系统谐波参数与步进电机匹配问题的研究

 提出了一种高精度的精密步进系统,指出要获得高精度的步进谐波传动系统必须充分考虑谐波传动的啮合性能、加工精度、系统的动态性能和电机的矩频特性及其控制技术的机电性能匹配问题。     

基于随动测量系统的步进电机跟踪精度研究

利用ARM控制系统实现齿轮测量仪的两轴随动控制,完成齿轮螺旋线高精度测量.根据步进电机脉冲信号和步距角的线性关系,采用ARM系统输出频率脉冲控制步进电机,由于步进电机只有周期误差而无累积误差,系统能够实现齿轮螺旋线偏差快速、准确测量.与现有系统比较,本系统具有控制精度高、测量速度快、误差精度高的特点,能够实时、动态显示测量误差.     

步进电机的微步控制

本文描述步进电机微步控制的设计方法及驱动电路。当步进电机通过360:1减速比蜗轮副控制旋转工作台时,可获得1角秒的分辨率。实验结果和理论设计基本一致。     

脉宽调制(PWM)实现步进电机的细分驱动技术

步进电机作为一种控制电机,其控制精度(分辨率)取决于步距角的大小,单纯地靠机械手段降低其步距角是有限的。常采用细分驱动技术。着重介绍脉宽调制(PWM)实现的步进电机细分驱动技术,该技术不仅可以提高步进电机的分辨率,还可以克服步进电机在低速时易出现的低频振动现象。     

步进电机在计量检定中的应用——高精度标准转速装置研制

该文以高精度标准转速装置研制为切入点,介绍步进电机在计量检定中的应用,并着重论述步进电机的选用过程及驱动电路的设计,使其实现高速运转的问题。     

基于超声波电机的移动焊接机器人焊枪精密定位控制系统研制

为了实现移动焊接机器人焊枪的精密定位控制,提出了焊枪跟踪控制时基于调整电机微步导通时间实现无位置传感器开环精密定位控制的控制系统设计方法.在控制系统设计中充分利用EDA和单片机技术各自的优点,采用CPLD和单片机相结合,实现了双行波超声波电机微步控制.实验证明该控制器可控精度高、可靠稳定、可维护性强,不需要高精度位移传感器就可控制焊枪达到很高的定位精度.研究所得的方法和结论具有较强的通用性,在基于环形行波超声波电机驱动的XY平面精密定位控制中具有普遍的应用意义.     

一种新型可调式细分步距脚原理高精度工业注射泵的研制

为提高5ml以下小量程精密注射泵的注射精度河注射稳定性,自主加工了一套由高精度旋转步进电机、直线精密导轨、活塞、精密丝杆等部件组成的可调式细分步距角原理的高精度小量程工业注射泵。实验证明：该注射泵可实现步距角实时校对调整,且注射精度可达±1%。     

超声波电机模糊微步控制在指示表

提出了一种基于行波超声波电动机(USM)和FPGA的新型指示表自动检定仪的设计方法。该系统采用行波超声波电机伺服系统作为检定仪的微位移控制系统,并运用行波超声波电机模糊微步控制的新方法,实现了对指示表测杆的微量匀速进给,具有很高的精度。该指示类仪表智能检定仪还集成了EDA技术、USB通讯技术、传感器及数字图像处理等技术,可以实现各类指示型仪表的全自动检定和误差分析。提出的行波超声波电机模糊微步控制方法可在位移传感器分辨率较低情况下实现高精度、低速、稳定运行。提出的基于USM的检定仪精度高、效率高,易于实现自动测量,具有很好的应用前景。     

应变仪自动校准装置的研制

应变仪是一种广泛应用于工程质量监测的重要传感器，主要用于大坝、桥梁等各种结构的应变测量。本文针对当前应变仪自动校准的实际需求，设计了一种基于高精度滚珠丝杠机构、检测平台、高精度光栅位移传感器、步进电机、数据采集卡和工控机的自动校准系统。通过计算机录入设定的一系列需要校准的应变数值，由此计算得到控制步进电机的脉冲数，计算机通过数据采集卡控制步进电机带动滚珠丝杆机构运动，同时检测平台和光栅位移传感器一起平动，光栅位移传感器将平台位置以脉冲的形式通过数据采集卡发送到计算机，从而实现应变的高精度闭环控制，再由软件分析得到标定方程与误差。该系统可以实现测量范围0～300mm的高精度校准，其中校准精度可达到10μm，核定负载能达到60kg，特别适用于计量检测等单位中应变仪的校准。     

基于单片机的步进电机S形曲线调速控制

列举步进电机的3种速度控制方法,分析步进电机矩频特性曲线,得出步进电机速度变化规律.提出了符合实际情况的S形加减速曲线,将曲线离散处理,设计了单片机的控制程序.这种控制方法已经成功应用于切纸机的送料电机上.     

纳米三坐标测量机接触式测头预行程测量

提出了一种用于纳米三坐标测量机接触式测头预行程测量的方法.确定了预行程需侦测接触点和触发点两个关键点.为了对该高灵敏度的测头进行标定,整个实验系统需要3个基本条件：纳米级驱动器,高分辨率传感器和多级速度控制算法.本研究使用一种超声波马达HR4在同一平台上实现大行程粗略驱动以及微位移调整.位移测量使用光栅传感器LDGI（linear diffraction grating interferometer）,其分辨率可达1nm.在测试过程中采用高速逼近和低速触发,使用＂双触发＂方式获得触发点位置.接触点位置的侦测使用开关电路.触发信号和位移信号由同一块数据采集卡同步采集.实验表明,使用该方法测量预行程,单方向重复性在±5nm以内.     

用步进电机实现连续变焦距光学镜头的变焦控制

根据望远镜的工作原理，对变焦距光学镜头的变焦运动进行了定性分析，并且根据理想光学系统的物像关系式推导出该镜头运动镜组的运动方程。该连续变焦控制的实验装置包括步进电机，电机驱动器以及控制平台，其控制程序用VisualC 编写。实验表明，该方法能方便地实现连续变焦距光学镜头的变焦控制。     

新型箝位式压电电机的设计研究

针对传统箝位式压电电机在谐振态下工作时,方波振动的箝位部分结构设计复杂问题,提出一种新型箝位式压电电机。该电机箝位部分与驱动部分均由同频正弦电压驱动实现正弦振动,通过定子对动子的箝位接触,实现动子单向输出运动。相较于传统箝位式压电电机和超声电机,该电机的定子结构设计无需采用模态简并,结构设计难度降低。利用有限元仿真确定定、动子结构参数,制造样机并搭建实验平台。对箝位部分分别采用正弦波与方波做激励,再对驱动部分进行波形对比,表明正弦波亦能达到预期效果。实验结果表明:准静态时,激励电压频率为250Hz、电压峰峰值Vp-p为10V时,步进距离为0.5μm,步进速度0.13mm/s;谐振态时,激励电压频率为540Hz、电压峰峰值Vp-p为70V时,步进距离为32μm,步进速度16.9mm/s;该电机可兼顾低频高分辨率和高频高速输出以实现跨尺度工作。     

基于ATmega16单片机的步进电机加减速控制

步进电机是一种易于精确控制的电机。本系统中步进电机用于绕线机排线机构的驱动,要求步进电机应反复快速启动和停止并且定位准确,因此选用指数加减速方式。采用爱梅尔公司的单片机ATmega16控制步进电机,步进电机的速度大小与ATmega16产生的PWM波的频率成线性正比关系。由单片机计算加减速阶段的频率值比较复杂,而且所需周期较长,因此将频率值储存在数组或表中。各阶段频率值利用倒推法根据指数函数得到。系统软件部分采用C语言编程实现。     

室温磁制冷往复式系统控制采集系统开发

介绍室温磁制冷系统的流程。在往复式室温磁制冷系统实验台中用模块化方法分别开发针对电磁阀、步进电机和变频器的控制系统以及温度、流量和压力的采集系统,并集成开发采集控制的软件系统。     

颗粒系统的多尺度耦合方法

本文用随机模拟的思想产生了均匀分布与正态分布的颗粒系统,建立了大小系统之间的多尺度耦合关系,定义了反映不同尺度系统结构之间相似特征的量化参数-团聚体数目和空隙率,在此基础上建立了颗粒系统的多尺度放大。并且,本文还讨论了系统尺度、颗粒粒径、初始颗粒数以及统计微元的步长对多尺度放大效应的影响,其研究结果表明: 1)在实现关于团聚体数目的多尺度放大时,颗粒尺度较大、初始颗粒数较多,放大效果较好。 2)在实现关于空隙率的多尺度放大时,初始颗粒数较多,放大效果较好;而颗粒尺度对放大效果的影响不大;统计微元的步长对放大效果有一定的影响,对于颗粒分布比较均匀的介观结构, 可以取较大尺度(步长较大)的统计微元进行研究,而对于颗粒分布具有明显非均匀特性的介观结构,则要取较小尺度(步长较小)的统计微元进行研究。     

超微细CaCO_3结晶的控制生长

通过ＳＥＭ显微技术,从亚微观结构研究Ｎａ５Ｐ３Ｏ１０对Ｃａ（ＯＨ）２碳化反应中ＣａＣＯ３结晶的控制生长过程．结果表明,ＣａＣＯ３结晶的成核、生长在时间上是重叠的伴随过程．在ＣａＣＯ３反应结晶的起始阶段,Ｎ５Ｐ３Ｏ１０的存在促进了ＣａＣＯ３的大量成核．通过ＳＥＭ可以观测到大量正稳态 ＣａＣＯ３籽晶（Ｒ＝ ２３～２６ｎｍ）的存在.这时, ＣａＣＯ３晶体生长并不符合Ｚｅｎｅｒ－Ｈａｍ理论的扩散生长规律．结晶生长由穿越晶体界面的短程扩散控制．在反应结晶末期,ＳＥＭ已观测不到亚稳态ＣａＣＯ３籽晶的存在．ＣａＣＯ３结晶生长遵循长程扩散控制模型Ｒ（ｔ）＝（Ｄｔ）ｎ,时间指数ｎ＝０．４８７４～０．４９９２（理论值ｎ＝０．５）．随着碳化液中Ｎａ５Ｐ３Ｏ１０浓度的增大,常数 Ｄｎ由１６．６９降低至１１．３６,从而有效地控制ＣａＣＯ３的结晶生长．     

高频锁相激光干涉仪技术纳米定位系统

提出了一种基于高频相移电子电路驱动的压电陶瓷执行器和外差式迈克尔逊激光干涉仪的纳米位置控制方法,该方法结合双轴机械传输导轨组成了高精度大量程纳米定位系统.系统实现步长为4.945 nm的直线位移,步长的相对不确定度为1.6×10-9,1μm行程误差重复性为0.1 nm,5 mm往返行程误差重复性为0.4 nm.该方法对纳米技术与计量界在纳米刻度上的操作控制都是很有用的.     

步进电动机旋转角加速度测试与拟合建模

介绍了步进电机的运动模型,采用自行研制的角加速度传感器对步进电机的单步运行、低频连续运行、 低频丢步振荡、高频连续运行以及多种频率下的运行情况进行了实际的角加速度检测。采用不同的函数对角加速度曲线进行拟合,得到了相应的数学模型。找出了步进电机在正常连续运行时角加速度峰峰值与通电频率之间的关系式,为步进电机控制器或者控制算法的设计提供了技术支撑。