[發明專利]基于曲線擬合的步進電機預細分驅動方法

在審

• 申請號: 201310352544.X
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103414409A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 吳根忠;葉雷
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02P8/14
• 分類號: H02P8/14;H02P8/32
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 沈孝敬

1.基于曲線擬合的步進電機預細分驅動方法，其特征在于包括以下步驟：

1）從細分表中獲取最大細分數m，從控制器中讀取最小時間單位；

2）獲得脈沖周期，從控制器中獲得當前設置的細分數n，檢測速度/細分數比值與閾值之差，若小于閾值，切換控制方式，更新擬合數據；若該差值大于或等于閾值，則返回步驟2）；

3）進行最小二乘曲線擬合；

4）根據前幾個周期步進電機運行的趨勢，計算未來一個時刻的預測值T1；

5）根據最大細分數和當前細分數分割T1；

6）根據分割后的T1，輸出控制信號；

7）重復上述步驟2）～6）。

2.如權利要求1所述的基于曲線擬合的步進電機預細分驅動方法，其特征在于步驟2）由以下幾步組成：

2-1）從控制器中獲得當前設置的細分數n；

2-2）讀入一個脈沖周期；

2-3）檢測速度/細分數比值與閾值之差，若小于閾值，切換控制方式，否則返回步驟2-1）；

2-4）查看擬合數據個數，如果未達上限，添加一個數據，若此時數據量大于下限，進行曲線擬合，否則重復2-2）和2-3），直至數據個數達到下限；如果數據已滿，刪除最舊的一個數據，添加一個新數據。

3.如權利要求1所述的基于曲線擬合的步進電機預細分驅動方法，其特征在于步驟3）最小二乘曲線擬合由以下幾步組成：

3-1）選取Legendre正交基函數f_i(x)和權系數w_i，設擬合曲線為

S(x)=a₀f₀(x)+a₁f₁(x)+…+a_nf_n(x)；

3-2）根據下列兩條公式，計算(f_j,f_k)和(y,f_k)。

(fj,fk)=Σi=0mwifj(xi)fk(xi)(y,fk)=Σi=0mwiyifk(xi)---(1)]]>

如果進行n階擬合，j、k=0,1，…，n，m表示輸入數據個數，并且滿足m>=n；

3-3）由最小二乘原理獲得如下矩陣公式：

根據上述公式（1）和（2）計算出所述擬合曲線多項式中的系數a₀,a₁,…,a_n；

3-4）得到擬合曲線S(x)=a₀f₀(x)+a₁f₁(x)+…+a_nf_n(x)。

4.如權利要求1-3任何一項所述的基于曲線擬合的步進電機預細分驅動方法，其特征在于步驟5）根據最大細分數和當前細分數分割T1由以下幾步組成：

5-1）獲取最大細分數m和當前細分數n，計算k=m/n；

5-2）將T1除以最小時間單位，獲得轉化后的數值t；

5-3）將t對k取余，如果為0，將t做k等分；如果不為0，將t對k向0取整，記為L；L與t/k的差記為e(0)=-(t-L*k)/k；

5-4）將t分為k段，記每段長為l(i),其中i=2,…,k，由以下公式（3）（4）和（5）計算l(i)：

l(i)=L|e(i)|≤0.5L+1|e(i)|>0.5---(3)]]>

e(i)=e(i-1)-e(0)|e(i-1)-e(0)|≤0.5e(i-1)-e(0)+1|e(i-1)-e(0)|>0.5---(4)]]>

e(1)=e(0)|e(0)|≤0.5e(0)+1|e(0)|>0.5---(5).]]>