电机加减速算法

① 步进电机加减速怎么控制

1.
每个阶段都由脉冲控制，加速plc控制步进电机，假如我需要1000个脉冲，还是只是匀速阶段的脉冲，那这1000个脉冲式包括了这四个阶段的脉冲数，由于步进电机要经过四个阶段，加速，减速，匀速，低速。
2.
1000个脉冲是脉冲总数，低速四个阶段，低速四个阶段所发出的脉冲总数就是1000个，这1000个脉冲式包括这四个阶段的脉冲数，不只是匀速阶段的脉冲，在你的加速，匀速，减速，低速四个过程中，会有加减速过程，该过程需要时间同时步进电机也在走，这段时间的脉冲数是算在总脉冲数里面的，只要你的加减速时间确定了，至于加减速时的脉冲数是多少底层已经自己计算好了。

② 电机加减速时的转矩有何计算方式主要为伺服选型做准备

看一下下述资料有否帮助。

惯量转矩计算
机械制造商在选购电机时担心切削力不够，往往选择较大规格的马达，这不但会增加机床的制造成本，而且使之体积增大，结构布局不够紧凑。本文以实例应用阐明了如何选择最佳规格电机的方法，以控制制造成本。

一、进给驱动伺服电机的选择

1.原则上应该根据负载条件来选择伺服电机。在电机轴上所有的负载有两种，即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算，其值应满足下列条件:1)当机床作空载运行时，在整个速度范围内，加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围内，即应在转矩速度特性曲线的连续工作区。2)最大负载转矩，加载周期以及过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内。3)电机在加速/减速过程中的转矩应在加减速区(或间断工作区)之内。4)对要求频繁起，制动以及周期性变化的负载，必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小于电机的连续额定转矩。5)加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常，当负载小于电机转子惯量时，上述影响不大。但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时，会使灵敏度和响应时间受到很大的影响。甚至会使伺服放大器不能在正常调节范围内工作。所以对这类惯量应避免使用。

推荐对伺服电机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:

Jl<5×Jm

1、负载转矩的计算

负载转矩的计算方法加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式，因机械而异。但不论何种机械，都应计算出折算到电机轴上的负载转矩。

通常，折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算:

Tl=(F*L/2πμ)+T0

式中:Tl折算到电机轴上的负载转矩(N.M)；

F：轴向移动工作台时所需要的力；

L：电机轴每转的机械位移量(M)；

To：滚珠丝杠螺母，轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(N.M)；

Μ：驱动系统的效率

F：取决于工作台的重量，摩擦系数，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡块(用在垂直轴)。

无切削时: F=μ*(W+fg)，切削时: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。

W：滑块的重量(工作台与工件)Kg；

Μ：摩擦系数；

Fc：切削力的反作用力；

Fg：用镶条固紧力；

Fcf：由于切削力靠在滑块表面作用在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨的正向压力。 计算转矩时下列几点应特别注意：

(a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分地考虑。通常，仅仅从滑块的重量和摩擦系数来计算的转矩很小的。请特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差所产生的力矩。

(b)由于轴承，螺母的预加载，以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转矩均不能忽略。尤其是小型轻重量的设备。这样的转矩回应影响整个转矩。所以要特别注意。

(c)切削力的反作用力会使工作台的摩擦增加，以此承受切削反作用力的点与承受驱动力的点通常是分离的。如图所示，在承受大的切削反作用力的瞬间，滑块表面的负载也增加。当计算切削期间的转矩时，由于这一载荷而引起的摩擦转矩的增加应给予考虑。

(d)摩擦转矩受进给速率的影响很大，必须研究测量因速度工作台支撑物(滑块，滚珠，压力)，滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化。已得出正确的数值。

(e)通常，即使在同一台的机械上，随调整条件，周围温度，或润滑条件等因素而变化。当计算负载转矩时，请尽量借助测量同种机械上而积累的参数，来得到正确的数据。

2.负载惯量的计算。

由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量。电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到。

1)圆柱体惯量 如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算: J=(πγ/32)*D4L(kg cm2) 如机构为钢材，则可按下面公式计算: J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2) 式中: γ材料的密度(kg/cm2) D圆柱体的直经(cm) L圆柱体的长度(cm)

2)轴向移动物体的惯量工件，工作台等轴向移动物体的惯量，可由下面公式得出: J=W*(L/2π)2 (kg cm2) 式中: W直线移动物体的重量(kg) L电机每转在直线方向移动的距离(cm)

3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示:圆柱体围绕中心运动时的惯量属于这种情况的例子:如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算: J=Jo+W*R2(kg cm2) 式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量(kgcm2) W圆柱体的重量(kg) R旋转半径(cm)

4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下: J=(N1/N2)2Jo 式中:N1 N2为齿轮的齿数

3.电机加速或减速时的转矩

电机加速或减速时的转矩

1)按线性加减速时加速转矩计算如下: Ta=(2πVm/60*104) *1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。ta) Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta) Ta加速转矩(N.M) Vm快速移动时的电机转速(r/min) Ta加速时间(sec) Jm电机惯量(N.m.s2) JL负载惯量(N.m.s2) Vr加速转矩开始减少的点 Ks伺服系统位置环增益(sec-1)

电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线此时，速度为零的转矩To可由下面公式给出: To==(2πVm/60*104) *1/te(Jm+JL) Te指数曲线加减速时间常数

2)当输入阶段性速度指令时。 这时的加速转矩Ta相当于To，可由下面公式求得(ts=ks)， Ta==(2πVm/60*104)*1/ts(Jm+JL)。

3.工作机械频繁启动，制动时所需转矩。

当工作机械作频繁启动，制动时，必须检查电机是否过热，为此需计算在一个周期内电机转矩的均方根值，并且应使此均方根值小于电机的连续转矩。

电机的均方根值:

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

式中: Ta加速转矩(N.M) Tf摩擦转矩(N.M) To在停止期间的转矩(N。M)t1t2t3t周 所知的时间。 t1t2t3t周 所知的时间示意图

4.负载周期性变化的转矩计算

也需要计算出一个周期中的转矩均方根值Trms。且该值小于额定转矩。这样电机才不会过热，正常工作。

负载惯量与电机的响应和快速移动ACC/DEC时间息息相关。带大惯量负载时，当速度指令变化时，电机需较长的时间才能到达这一速度，当二轴同步插补进行圆弧高速切削时大惯量的负载产生的误差会比小惯量的大一些。

通常，当负载惯量小于电机惯量时上述提及的问题一般不会发生。如果高于5倍马达转子惯量，一般伺服会出现不良反应，像高速激光切割机床，在设计时就要考虑负载惯量低于电机转子惯量。

③ 怎么控制伺服电机按照正弦曲线加减速

一、加减速时间
加速时间就是输出频率从 0 上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到 0 所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。
加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。
二、 转矩提升
又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围 f/V 增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。
三、电子热过载保护
本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内 CPU 根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于 “ 一拖一 ” 场合，而在 “ 一拖多 ” 时，则应在各台电动机上加装热继电器。
电子热保护设定值 (%)=[ 电动机额定电流 (A)/ 变频器额定输出电流 (A)]×100% 。
四、频率限制
即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。
五、偏置频率
有的又叫偏差频率或频率偏差设定。其用途是当频率由外部模拟信号 ( 电压或电流 ) 进行设定时，可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低，如图 1 。有的变频器当频率设定信号为 0% 时，偏差值可作用在 0 ～ fmax 范围内，有的变频器 ( 如明电舍、三垦 ) 还可对偏置极性进行设定。如在调试中当频率设定信号为 0% 时，变频器输出频率不为 0Hz ，而为 xHz ，则此时将偏置频率设定为负的 xHz 即可使变频器输出频率为 0Hz 。
六、 频率设定信号增益
此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压 (+10v) 的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择，设定时，当模拟输入信号为最大时 ( 如 10v 、 5v 或 20mA) ，求出可输出 f/V 图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可；如外部设定信号为 0 ～ 5v 时，若变频器输出频率为 0 ～ 50Hz ，则将增益信号设定为 200% 即可。
七、转矩限制
可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流值，经 CPU 进行转矩计算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显着改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。
驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。在加速时间设定过短时，电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利，以设置为 80 ～ 100% 较妥。
制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为 0% ，可使加到主电容器的再生总量接近于 0 ，从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩设定为 0% 时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸，应引起注意。
八、加减速模式选择
又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性、非线性和 S 三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等； S 曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性，选择相应曲线，但也有例外，笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时，先将加减速曲线选择非线性曲线，一起动运转变频器就跳闸，调整改变许多参数无效果，后改为 S 曲线后就正常了。究其原因是：起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动，且反转而成为负向负载，这样选取了 S 曲线，使刚起动时的频率上升速度较慢，从而避免了变频器跳闸的发生，当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。
九、转矩矢量控制
矢量控制是基于理论上认为：异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流，分别进行控制，同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。因此，从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。采用转矩矢量控制功能，电动机在各种运行条件下都能输出最大转矩，尤其是电动机在低速运行区域。
现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制，由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿，使电动机具有很硬的力学特性，对于多数场合已能满足要求，不需在变频器的外部设置速度反馈电路。这一功能的设定，可根据实际情况在有效和无效中选择一项即可。
与之有关的功能是转差补偿控制，其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差，可加上对应于负载电流的转差频率。这一功能主要用于定位控制。
十、节能控制
风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方成比例减小，而具有节能控制功能的变频器设计有专用 V/f 模式，这种模式可改善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达到节能目的，可根据具体情况设置为有效或无效。
要说明的是，九、十这两个参数是很先进的，但有一些用户在设备改造中，根本无法启用这两个参数，即启用后变频器跳闸频繁，停用后一切正常。究其原因有：
(1) 原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。
(2) 对设定参数功能了解不够，如节能控制功能只能用于 V/f 控制方式中，不能用于矢量控制方式中。
(3) 启用了矢量控制方式，但没有进行电动机参数的手动设定和自动读取工作，或读取方法不当。

④ 伺服电机的加减速是如何控制的呢谢谢！

加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸。

减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警。

然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。

(4)电机加减速算法扩展阅读：

服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。

⑤ 步进电机加减速是通过改变哪个参数实现的

步进电机加减速是通过改变步进脉冲频率实现的
道理很简单：步进电机你给他一个脉冲，它才走一步．假如一台电机是200步为一转，当步进脉冲频率为2000/分钟时，电机每分钟的转速是10转．当步进脉冲频率为20000/分钟时，电机每分钟的转速是100转．当步进脉冲频率为200000/分钟时，电机每分钟的转速是1000转．

⑥ 伺服电机加减速机扭距计算公式

0.637*15*减速机的传动效率=输出扭矩