[实用新型]一种双闭环PID调节控制步进电机装置

说明书

本实用新型公开了一种双闭环PID调节控制步进电机装置，涉及自动化控制领域，该系统包括PID调节装置、编码器、电机驱动器、PWM发生器以及步进电机，通过HMI人机界面给定目标位置，再通过编码器检测步进电机的位置和速度，将检测信号传输给PID调节装置，并在PID调节装置内进行整定处理，将处理后的运行信号传输给电机驱动装置，与此同时，PWM发生器产生PWM脉冲使能信号给电机驱动器，最后电机使能装置输出脉冲信号给步进电机，使之向目标位置运动。本实用新型提高了步进电机的控制精度、稳定性以及运行效率。

技术领域

本实用新型属于工业自动化领域，特别涉及步进电机控制装置。

背景技术

在机电一体化相关产品当中，步进电机属于一个关键组件。步进电机在多种工业控制环境中都有广泛运用，其作为一种数字执行元件，具有良好的性能，可以快速地启动、制动和反转，并且结构简单，控制起来较为方便，运行也较为可靠。但传统步进电机一般采用开环控制和单闭环控制，开环控制虽然简单易操作，但缺乏精度，很容易发生过冲、震荡或者失步等问题。因而现在工业中常用的为单闭环控制方式，但单闭环控制方式虽然解决了开环控制方式的问题，但其响应时间较长、控制精度不高、稳定性差。因此有必要提出一种新的控制方式来更大程度上地发挥步进电机的优势。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题及技术要求，本实用新型的目的是提出一种双闭环PID调节控制步进电机装置。利用双闭环控制、PID调节器以及编码器的信号反馈，来实现对步进电机更加高效、稳定的控制。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种双闭环PID调节控制步进电机装置，其特征在于，包括PID调节装置、编码器、电机驱动器、PWM发生器以及步进电机，所述的PID调节装置包括PLC控制器、隔离栅、位置PID调节器、速度PID调节器、继电器、HMI人机界面、以及为其他装置供电的稳压电源；

所述的PLC控制器接收编码器和HMI人机界面发出的信号，将接收信号处理后经隔离栅电气隔离后，传送信号给位置PID调节器和速度PID调节器；

所述的位置PID调节器接收到PLC控制器的信号后，通过自整定输出位置信号给速度PID调节器；

所述的速度PID调节器接收位置PID调节器和PLC控制器信号，并通过速度PID调节器自整定后将生成的运行信号通过继电器传输给电机驱动器；所述继电器的控制开口与电机驱动器相连接；

所述的PWM发生器接收PLC控制器信号，产生PWM脉冲使能信号输出给电机驱动器，电机驱动器驱动电机运行。

所述的PID调节器采用FBA5000智能型专家自整定PID调节器。

所述的编码器采用增量型旋转编码器，脉冲数量从6—5400次。

所述的电机驱动器选择A3977两相微步距步进电机驱动器，该驱动器直接从方向和步进这两条输入线实现输入，每给步进输入线输入一个脉冲，就会实现一个步进，通过DMOS双H桥完成输出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.利用双闭环PID调节控制解决了开环控制过程中的失步和过冲现象；

2.利用双闭环PID调节控制提高了单闭环控制的控制精度、稳定性、安全性以及运行效率，缩短了响应时间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电机驱动原理框图；

图3是本实用新型的位置、速度双闭环控制图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。