Commande d'accélération et de décélération du moteur pas à pas

moteur pas à pasprincipe de fonctionnement
Normalement, le rotor d'un moteur est un aimant permanent. Lorsqu'un courant traverse l'enroulement du stator, celui-ci produit un champ magnétique vectoriel. Ce champ magnétique entraîne la rotation du rotor d'un angle tel que la direction de ses champs magnétiques coïncide avec celle du champ du stator. Lorsque le champ magnétique vectoriel du stator tourne d'un angle…

moteur pas à pasIl s'agit d'un type de moteur à induction dont le principe de fonctionnement repose sur l'utilisation d'un circuit électronique. Le courant continu est transformé en une alimentation à temps partagé, un courant de contrôle de temporisation multiphase, et ce courant alimente le moteur pas à pas. Le moteur pas à pas peut ainsi fonctionner correctement. Le pilote sert à alimenter le moteur pas à pas en utilisant une alimentation à temps partagé et un contrôleur de temporisation multiphase.

À chaque impulsion électrique, le moteur effectue une rotation d'un angle vers l'avant, soit un pas. Son déplacement angulaire est proportionnel au nombre d'impulsions reçues, et sa vitesse est proportionnelle à la fréquence des impulsions. En inversant l'ordre d'alimentation des enroulements, le moteur inverse son sens de rotation. Ainsi, il est possible de contrôler le nombre d'impulsions, la fréquence et l'ordre d'alimentation de chaque phase de l'enroulement pour contrôler la rotation du moteur pas à pas.

La précision d'un moteur pas à pas classique est de 3 à 5 % de l'angle de pas, et elle ne s'accumule pas.

Le couple d'un moteur pas à pas diminue lorsque sa vitesse augmente. Lors de la rotation du moteur, l'inductance de chaque phase de son enroulement génère un potentiel électrique inverse ; plus la fréquence est élevée, plus ce potentiel inverse est important. Sous l'effet de ce potentiel, la fréquence (ou vitesse) du moteur augmente et le courant de phase diminue, ce qui entraîne une diminution du couple.

Le moteur pas à pas peut fonctionner normalement à basse vitesse, mais s'il dépasse une certaine vitesse, il ne démarre pas et émet un sifflement.

Le moteur pas à pas possède un paramètre technique : la fréquence de démarrage à vide. Autrement dit, le moteur pas à pas peut démarrer normalement en cas de fréquence d'impulsion à vide ; si la fréquence d'impulsion est supérieure à cette valeur, le moteur ne peut pas démarrer normalement et un déphasage ou un blocage peut survenir.

En cas de charge, la fréquence de démarrage doit être plus basse. Si le moteur doit atteindre une vitesse de rotation élevée, la fréquence d'impulsion doit subir une accélération : la fréquence de démarrage est plus basse, puis augmente jusqu'à la fréquence élevée souhaitée (passage de la vitesse de rotation basse à la vitesse de rotation élevée) selon une certaine accélération.

Pourquoimoteurs pas à pasdoivent être contrôlés par réduction de vitesse
La vitesse d'un moteur pas à pas dépend de la fréquence des impulsions, du nombre de dents du rotor et du nombre de battements. Sa vitesse angulaire est proportionnelle à la fréquence des impulsions et synchronisée avec celles-ci. Ainsi, si le nombre de dents du rotor et le nombre de battements sont connus, la vitesse souhaitée peut être obtenue en contrôlant la fréquence des impulsions. Le moteur pas à pas étant démarré grâce à son couple synchrone, sa fréquence de démarrage est faible afin d'éviter les pertes de pas. En particulier, lorsque la puissance augmente, le diamètre du rotor et l'inertie augmentent également, et la fréquence de démarrage peut différer d'un facteur dix par rapport à la fréquence de fonctionnement maximale.

Les caractéristiques de fréquence de démarrage d'un moteur pas à pas font que celui-ci n'atteint pas directement sa fréquence de fonctionnement. Il effectue une phase de démarrage, c'est-à-dire une montée en vitesse progressive depuis une basse vitesse jusqu'à la fréquence de fonctionnement. À l'arrêt, la fréquence de fonctionnement ne chute pas brutalement à zéro, mais diminue progressivement jusqu'à zéro à haute vitesse.

Par conséquent, le fonctionnement d'un moteur pas à pas se déroule généralement en trois phases : accélération, maintien d'une vitesse constante et décélération. Les phases d'accélération et de décélération doivent être aussi courtes que possible, tandis que la durée du maintien d'une vitesse constante doit être la plus longue possible. En particulier, pour les applications exigeant une réponse rapide, où le temps nécessaire pour parcourir la distance entre le point de départ et le point d'arrivée est minimal, il est impératif de réduire au maximum les phases d'accélération et de décélération, tout en maintenant une vitesse constante élevée.

L'algorithme d'accélération et de décélération est une technologie clé du contrôle de mouvement et un facteur déterminant pour atteindre une vitesse et une efficacité élevées. En contrôle industriel, le processus de fabrication doit être fluide et stable, avec une faible perturbation ; il requiert également un temps de réponse et une réactivité rapides. Garantir la précision du contrôle pour améliorer l'efficacité du traitement et obtenir un mouvement mécanique fluide et stable constitue le principal défi du traitement industriel actuel. Les algorithmes d'accélération et de décélération couramment utilisés dans les systèmes de contrôle de mouvement actuels comprennent principalement : les courbes trapézoïdales, exponentielles, en S et paraboliques, etc.

Accélération et décélération en courbe trapézoïdale
Définition : Accélération/décélération linéaire (accélération/décélération de la vitesse initiale à la vitesse cible) avec un certain rapport

Formule de calcul : v(t) = Vo + at

Avantages et inconvénients : La courbe trapézoïdale se caractérise par un algorithme simple, un temps de calcul réduit, une réponse rapide, une efficacité élevée et une mise en œuvre aisée. Cependant, les phases d'accélération et de décélération uniformes ne suivent pas la loi de variation de vitesse du moteur pas à pas, et la transition entre la vitesse variable et la vitesse uniforme n'est pas progressive. Par conséquent, cet algorithme est principalement utilisé dans les applications où les exigences relatives à l'accélération et à la décélération ne sont pas élevées.

Accélération et décélération de la courbe exponentielle
Définition : Cela signifie l'accélération et la décélération par fonction exponentielle.

Indice d'évaluation du contrôle d'accélération et de décélération :
1. L'erreur de trajectoire et de position de la machine doit être aussi faible que possible.

2. Le processus de mouvement de la machine est fluide, les vibrations sont faibles et la réponse est rapide.

3. L'algorithme d'accélération et de décélération doit être aussi simple que possible, facile à mettre en œuvre et capable de répondre aux exigences de contrôle en temps réel.

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