基于步进电机的驱动系统输出特性研究

• 作 者: 王俊丰
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 转角力矩特性 虚拟仪器 步进电机 自动测试

步进电机是一种脉冲控制的伺服电动机,因其定位精度高、无累积误差、控制简单可靠等优点,广泛应用于工业控制、数控机床、航空航天等领域高精度定位驱动系统。虚拟仪器技术因其功能强、灵活度高、开放性好、软件实现硬件功能并能满足个性化设计需求等优点,被广泛应用于测控系统的研制。论文以基于步进电机的驱动系统作为研究对象,根据该驱动系统输出特性测试要求设计了基于虚拟仪器技术的自动测试系统,实现对被测机构的转角特性及力矩特性的检测。力矩特性包括保持力矩、定位力矩及驱动力矩,转角力矩特性主要涉及步距角精度和阶跃响应。测试系统以PC机为平台,硬件部分主要包含数据采集卡、扭矩传感器、编码器、力矩电机、伺服驱动器及单片机系统等。数据采集卡负责采集扭矩传感器和编码器信号,单片机系统用于控制被测机构的运动状态,力矩电机在力矩测试中起制动器和驱动器作用。系统软件在美国国家仪器公司推出Labwindows/CVI虚拟仪器开发环境下完成开发设计,实现角度扭矩信号的实时同步采集、被测机构及力矩电机的运行控制,测试数据实现显示并绘制对应曲线、自动存储测量结果等功能。测试系统研制完成后,在实验室环境下对模拟被测机构进行了力矩转角特性测试实验,结合试验现象对测试结果做了深入分析。实验结果表明该测试系统对模拟被测试机构输出特性测试可靠、准确。而后对基于步进电机的驱动系统进行现场测试实验,实验结果表明测试系统可实现对被测试机构输出特性高精度测试。