電機加減速演算法

① 步進電機加減速怎麼控制

1.
每個階段都由脈沖控制，加速plc控制步進電機，假如我需要1000個脈沖，還是只是勻速階段的脈沖，那這1000個脈沖式包括了這四個階段的脈沖數，由於步進電機要經過四個階段，加速，減速，勻速，低速。
2.
1000個脈沖是脈沖總數，低速四個階段，低速四個階段所發出的脈沖總數就是1000個，這1000個脈沖式包括這四個階段的脈沖數，不只是勻速階段的脈沖，在你的加速，勻速，減速，低速四個過程中，會有加減速過程，該過程需要時間同時步進電機也在走，這段時間的脈沖數是算在總脈沖數裡面的，只要你的加減速時間確定了，至於加減速時的脈沖數是多少底層已經自己計算好了。

② 電機加減速時的轉矩有何計算方式主要為伺服選型做准備

看一下下述資料有否幫助。

慣量轉矩計算
機械製造商在選購電機時擔心切削力不夠，往往選擇較大規格的馬達，這不但會增加機床的製造成本，而且使之體積增大，結構布局不夠緊湊。本文以實例應用闡明了如何選擇最佳規格電機的方法，以控制製造成本。

一、進給驅動伺服電機的選擇

1.原則上應該根據負載條件來選擇伺服電機。在電機軸上所有的負載有兩種，即阻尼轉矩和慣量負載。這兩種負載都要正確地計算，其值應滿足下列條件:1)當機床作空載運行時，在整個速度范圍內，加在伺服電機軸上的負載轉矩應在電機連續額定轉矩范圍內，即應在轉矩速度特性曲線的連續工作區。2)最大負載轉矩，載入周期以及過載時間都在提供的特性曲線的准許范圍以內。3)電機在加速/減速過程中的轉矩應在加減速區(或間斷工作區)之內。4)對要求頻繁起，制動以及周期性變化的負載，必須檢查它的在一個周期中的轉矩均方根值。並應小於電機的連續額定轉矩。5)加在電機軸上的負載慣量大小對電機的靈敏度和整個伺服系統的精度將產生影響。通常，當負載小於電機轉子慣量時，上述影響不大。但當負載慣量達到甚至超過轉子慣量的5倍時，會使靈敏度和響應時間受到很大的影響。甚至會使伺服放大器不能在正常調節范圍內工作。所以對這類慣量應避免使用。

推薦對伺服電機慣量Jm和負載慣量Jl之間的關系如下:

Jl<5×Jm

1、負載轉矩的計算

負載轉矩的計算方法加到伺服電機軸上的負載轉矩計算公式，因機械而異。但不論何種機械，都應計算出折算到電機軸上的負載轉矩。

通常，折算到伺服電機軸上的負載轉矩可由下列公式計算:

Tl=(F*L/2πμ)+T0

式中:Tl折算到電機軸上的負載轉矩(N.M)；

F：軸向移動工作台時所需要的力；

L：電機軸每轉的機械位移量(M)；

To：滾珠絲杠螺母，軸承部分摩擦轉矩折算到伺服電機軸上的值(N.M)；

Μ：驅動系統的效率

F：取決於工作台的重量，摩擦系數，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡塊(用在垂直軸)。

無切削時: F=μ*(W+fg)，切削時: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。

W：滑塊的重量(工作台與工件)Kg；

Μ：摩擦系數；

Fc：切削力的反作用力；

Fg：用鑲條固緊力；

Fcf：由於切削力靠在滑塊表面作用在工作台上的力(kg)即工作台壓向導軌的正向壓力。 計算轉矩時下列幾點應特別注意：

(a)由於鑲條產生的摩擦轉矩必須充分地考慮。通常，僅僅從滑塊的重量和摩擦系數來計算的轉矩很小的。請特別注意由於鑲條加緊以及滑塊表面的精度誤差所產生的力矩。

(b)由於軸承，螺母的預載入，以及絲杠的預緊力滾珠接觸面的摩擦等所產生的轉矩均不能忽略。尤其是小型輕重量的設備。這樣的轉矩回應影響整個轉矩。所以要特別注意。

(c)切削力的反作用力會使工作台的摩擦增加，以此承受切削反作用力的點與承受驅動力的點通常是分離的。如圖所示，在承受大的切削反作用力的瞬間，滑塊表面的負載也增加。當計算切削期間的轉矩時，由於這一載荷而引起的摩擦轉矩的增加應給予考慮。

(d)摩擦轉矩受進給速率的影響很大，必須研究測量因速度工作台支撐物(滑塊，滾珠，壓力)，滑塊表面材料及潤滑條件的改變而引起的摩擦的變化。已得出正確的數值。

(e)通常，即使在同一台的機械上，隨調整條件，周圍溫度，或潤滑條件等因素而變化。當計算負載轉矩時，請盡量藉助測量同種機械上而積累的參數，來得到正確的數據。

2.負載慣量的計算。

由電機驅動的所有運動部件，無論旋轉運動的部件，還是直線運動的部件，都成為電機的負載慣量。電機軸上的負載總慣量可以通過計算各個被驅動的部件的慣量，並按一定的規律將其相加得到。

1)圓柱體慣量 如滾珠絲杠，齒輪等圍繞其中心軸旋轉時的慣量可按下面公式計算: J=(πγ/32)*D4L(kg cm2) 如機構為鋼材，則可按下面公式計算: J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2) 式中: γ材料的密度(kg/cm2) D圓柱體的直經(cm) L圓柱體的長度(cm)

2)軸向移動物體的慣量工件，工作台等軸向移動物體的慣量，可由下面公式得出: J=W*(L/2π)2 (kg cm2) 式中: W直線移動物體的重量(kg) L電機每轉在直線方向移動的距離(cm)

3)圓柱體圍繞中心運動時的慣量如圖所示:圓柱體圍繞中心運動時的慣量屬於這種情況的例子:如大直經的齒輪，為了減少慣量，往往在圓盤上挖出分布均勻的孔這時的慣量可以這樣計算: J=Jo+W*R2(kg cm2) 式中:Jo為圓柱體圍繞其中心線旋轉時的慣量(kgcm2) W圓柱體的重量(kg) R旋轉半徑(cm)

4)相對電機軸機械變速的慣量計算將上圖所示的負載慣量Jo折算到電機軸上的計算方法如下: J=(N1/N2)2Jo 式中:N1 N2為齒輪的齒數

3.電機加速或減速時的轉矩

電機加速或減速時的轉矩

1)按線性加減速時加速轉矩計算如下: Ta=(2πVm/60*104) *1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。ta) Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta) Ta加速轉矩(N.M) Vm快速移動時的電機轉速(r/min) Ta加速時間(sec) Jm電機慣量(N.m.s2) JL負載慣量(N.m.s2) Vr加速轉矩開始減少的點 Ks伺服系統位置環增益(sec-1)

電機按指數曲線加速時的加速轉矩曲線此時，速度為零的轉矩To可由下面公式給出: To==(2πVm/60*104) *1/te(Jm+JL) Te指數曲線加減速時間常數

2)當輸入階段性速度指令時。 這時的加速轉矩Ta相當於To，可由下面公式求得(ts=ks)， Ta==(2πVm/60*104)*1/ts(Jm+JL)。

3.工作機械頻繁啟動，制動時所需轉矩。

當工作機械作頻繁啟動，制動時，必須檢查電機是否過熱，為此需計算在一個周期內電機轉矩的均方根值，並且應使此均方根值小於電機的連續轉矩。

電機的均方根值:

Trms=√[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T周

式中: Ta加速轉矩(N.M) Tf摩擦轉矩(N.M) To在停止期間的轉矩(N。M)t1t2t3t周 所知的時間。 t1t2t3t周 所知的時間示意圖

4.負載周期性變化的轉矩計算

也需要計算出一個周期中的轉矩均方根值Trms。且該值小於額定轉矩。這樣電機才不會過熱，正常工作。

負載慣量與電機的響應和快速移動ACC/DEC時間息息相關。帶大慣量負載時，當速度指令變化時，電機需較長的時間才能到達這一速度，當二軸同步插補進行圓弧高速切削時大慣量的負載產生的誤差會比小慣量的大一些。

通常，當負載慣量小於電機慣量時上述提及的問題一般不會發生。如果高於5倍馬達轉子慣量，一般伺服會出現不良反應，像高速激光切割機床，在設計時就要考慮負載慣量低於電機轉子慣量。

③ 怎麼控制伺服電機按照正弦曲線加減速

一、加減速時間
加速時間就是輸出頻率從 0 上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從最大頻率下降到 0 所需時間。通常用頻率設定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。
加速時間設定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變頻器跳閘；減速時間設定要點是：防止平滑電路電壓過大，不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據負載計算出來，但在調試中常採取按負載和經驗先設定較長加減速時間，通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警；然後將加減速設定時間逐漸縮短，以運轉中不發生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。
二、 轉矩提升
又叫轉矩補償，是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉矩降低，而把低頻率范圍 f/V 增大的方法。設定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉矩，使電動機加速順利進行。如採用手動補償時，根據負載特性，尤其是負載的起動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對於變轉矩負載，如選擇不當會出現低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現象，甚至還會出現電動機帶負載起動時電流大，而轉速上不去的現象。
三、電子熱過載保護
本功能為保護電動機過熱而設置，它是變頻器內 CPU 根據運轉電流值和頻率計算出電動機的溫升，從而進行過熱保護。本功能只適用於 「 一拖一 」 場合，而在 「 一拖多 」 時，則應在各台電動機上加裝熱繼電器。
電子熱保護設定值 (%)=[ 電動機額定電流 (A)/ 變頻器額定輸出電流 (A)]×100% 。
四、頻率限制
即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低，以防損壞設備的一種保護功能。在應用中按實際情況設定即可。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸送機，由於輸送物料不太多，為減少機械和皮帶的磨損，可採用變頻器驅動，並將變頻器上限頻率設定為某一頻率值，這樣就可使皮帶輸送機運行在一個固定、較低的工作速度上。
五、偏置頻率
有的又叫偏差頻率或頻率偏差設定。其用途是當頻率由外部模擬信號 ( 電壓或電流 ) 進行設定時，可用此功能調整頻率設定信號最低時輸出頻率的高低，如圖 1 。有的變頻器當頻率設定信號為 0% 時，偏差值可作用在 0 ～ fmax 范圍內，有的變頻器 ( 如明電舍、三墾 ) 還可對偏置極性進行設定。如在調試中當頻率設定信號為 0% 時，變頻器輸出頻率不為 0Hz ，而為 xHz ，則此時將偏置頻率設定為負的 xHz 即可使變頻器輸出頻率為 0Hz 。
六、 頻率設定信號增益
此功能僅在用外部模擬信號設定頻率時才有效。它是用來彌補外部設定信號電壓與變頻器內電壓 (+10v) 的不一致問題；同時方便模擬設定信號電壓的選擇，設定時，當模擬輸入信號為最大時 ( 如 10v 、 5v 或 20mA) ，求出可輸出 f/V 圖形的頻率百分數並以此為參數進行設定即可；如外部設定信號為 0 ～ 5v 時，若變頻器輸出頻率為 0 ～ 50Hz ，則將增益信號設定為 200% 即可。
七、轉矩限制
可分為驅動轉矩限制和制動轉矩限制兩種。它是根據變頻器輸出電壓和電流值，經 CPU 進行轉矩計算，其可對加減速和恆速運行時的沖擊負載恢復特性有顯著改善。轉矩限制功能可實現自動加速和減速控制。假設加減速時間小於負載慣量時間時，也能保證電動機按照轉矩設定值自動加速和減速。
驅動轉矩功能提供了強大的起動轉矩，在穩態運轉時，轉矩功能將控制電動機轉差，而將電動機轉矩限制在最大設定值內，當負載轉矩突然增大時，甚至在加速時間設定過短時，也不會引起變頻器跳閘。在加速時間設定過短時，電動機轉矩也不會超過最大設定值。驅動轉矩大對起動有利，以設置為 80 ～ 100% 較妥。
制動轉矩設定數值越小，其制動力越大，適合急加減速的場合，如制動轉矩設定數值設置過大會出現過壓報警現象。如制動轉矩設定為 0% ，可使加到主電容器的再生總量接近於 0 ，從而使電動機在減速時，不使用制動電阻也能減速至停轉而不會跳閘。但在有的負載上，如制動轉矩設定為 0% 時，減速時會出現短暫空轉現象，造成變頻器反復起動，電流大幅度波動，嚴重時會使變頻器跳閘，應引起注意。
八、加減速模式選擇
又叫加減速曲線選擇。一般變頻器有線性、非線性和 S 三種曲線，通常大多選擇線性曲線；非線性曲線適用於變轉矩負載，如風機等； S 曲線適用於恆轉矩負載，其加減速變化較為緩慢。設定時可根據負載轉矩特性，選擇相應曲線，但也有例外，筆者在調試一台鍋爐引風機的變頻器時，先將加減速曲線選擇非線性曲線，一起動運轉變頻器就跳閘，調整改變許多參數無效果，後改為 S 曲線後就正常了。究其原因是：起動前引風機由於煙道煙氣流動而自行轉動，且反轉而成為負向負載，這樣選取了 S 曲線，使剛起動時的頻率上升速度較慢，從而避免了變頻器跳閘的發生，當然這是針對沒有起動直流制動功能的變頻器所採用的方法。
九、轉矩矢量控制
矢量控制是基於理論上認為：非同步電動機與直流電動機具有相同的轉矩產生機理。矢量控制方式就是將定子電流分解成規定的磁場電流和轉矩電流，分別進行控制，同時將兩者合成後的定子電流輸出給電動機。因此，從原理上可得到與直流電動機相同的控制性能。採用轉矩矢量控制功能，電動機在各種運行條件下都能輸出最大轉矩，尤其是電動機在低速運行區域。
現在的變頻器幾乎都採用無反饋矢量控制，由於變頻器能根據負載電流大小和相位進行轉差補償，使電動機具有很硬的力學特性，對於多數場合已能滿足要求，不需在變頻器的外部設置速度反饋電路。這一功能的設定，可根據實際情況在有效和無效中選擇一項即可。
與之有關的功能是轉差補償控制，其作用是為補償由負載波動而引起的速度偏差，可加上對應於負載電流的轉差頻率。這一功能主要用於定位控制。
十、節能控制
風機、水泵都屬於減轉矩負載，即隨著轉速的下降，負載轉矩與轉速的平方成比例減小，而具有節能控制功能的變頻器設計有專用 V/f 模式，這種模式可改善電動機和變頻器的效率，其可根據負載電流自動降低變頻器輸出電壓，從而達到節能目的，可根據具體情況設置為有效或無效。
要說明的是，九、十這兩個參數是很先進的，但有一些用戶在設備改造中，根本無法啟用這兩個參數，即啟用後變頻器跳閘頻繁，停用後一切正常。究其原因有：
(1) 原用電動機參數與變頻器要求配用的電動機參數相差太大。
(2) 對設定參數功能了解不夠，如節能控制功能只能用於 V/f 控制方式中，不能用於矢量控制方式中。
(3) 啟用了矢量控制方式，但沒有進行電動機參數的手動設定和自動讀取工作，或讀取方法不當。

④ 伺服電機的加減速是如何控制的呢謝謝！

加速時間設定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變頻器跳閘。

減速時間設定要點是：防止平滑電路電壓過大，不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據負載計算出來，但在調試中常採取按負載和經驗先設定較長加減速時間，通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警。

然後將加減速設定時間逐漸縮短，以運轉中不發生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。

(4)電機加減速演算法擴展閱讀：

服電機轉子轉速受輸入信號控制，並能快速反應，在自動控制系統中，用作執行元件，且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。

伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度（線數）。

交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場，轉子靜止不動。當有控制電壓時，定子內便產生一個旋轉磁場，轉子沿旋轉磁場的方向旋轉，在負載恆定的情況下，電動機的轉速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉。

⑤ 步進電機加減速是通過改變哪個參數實現的

步進電機加減速是通過改變步進脈沖頻率實現的
道理很簡單：步進電機你給他一個脈沖，它才走一步．假如一台電機是200步為一轉，當步進脈沖頻率為2000/分鍾時，電機每分鍾的轉速是10轉．當步進脈沖頻率為20000/分鍾時，電機每分鍾的轉速是100轉．當步進脈沖頻率為200000/分鍾時，電機每分鍾的轉速是1000轉．

⑥ 伺服電機加減速機扭距計算公式

0.637*15*減速機的傳動效率=輸出扭矩