[發明專利]一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法

有效

• 申請號: 201610826687.3
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN106655930B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 張仲毅;徐燁烽;徐韜;郝凱旋
• 申請（專利權）人: 北京星網衛通科技開發有限公司
• 主分類號: H02P8/38
• 分類號: H02P8/38
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王文紅

一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法，通過接近傳感器對步進電機轉動絕對位置進行測量，并利用輔助的步進電機測向模型與修正算法，實現對步進電機失步的準確糾錯。利用接近傳感器自身的低成本、高精度、高可靠性等特點，來滿足步進電機失步糾錯的低成本化需求。本發明無需加裝測角傳感器如光電編碼器、旋轉變壓器等，而是通過簡易加裝接近傳感器及相應的軟件處理算法，即可避免步進電機輸出角度誤差的積累，保證測角精度的長期準確性，在成本上具有很大的優勢。

技術領域：

本發明涉及一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法，本方法適用于角位置或角速率的開環控制等領域。

背景技術：

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機。在未發生失步情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數并不受負載變化的影響，當步進電機接收到一個脈沖信號時，電機就按設定的方向轉一個固定的角度(步進角或步距角)，通過控制脈沖數和脈沖頻率來控制電機角位移量及電機轉速從而達到精確的開環控制。步進電機每轉一周的步數相同，在不失步的情況下，其步距誤差不會長期累積。

失步是指步進電機由于一定的原因，未按照設定的控制脈沖數和脈沖頻率進行角度的轉動，丟失了一定的步進角。當轉子加速度慢于步進電機的旋轉磁場，轉子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉速度，或者電機負載慣性較大等情況下，都會造成步進電機的失步。在角位置和角速率開環控制中，步進電機的失步會造成控制量誤差的積累，造成控制精度下降。

發明內容：

本發明的技術解決問題是：利用接近傳感器，結合電機測向及修正算法，定期對步進電機的失步誤差進行修正，準確測量角度誤差，提供一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法。

本發明的技術解決方案為：一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法，其特征在于首先確定精確的接近傳感器安裝位置，準確安裝在于步進電機定子固連的載體上，然后設計步進電機的測向模型，準確判定步進電機的實時轉動方向，在系統運行過程中，當接近傳感器觸發信號時，準確記錄此時步進電機的脈沖計數值，并根據接近傳感器安裝的位置設計值與此時的步進電機轉動方向，對步進電機此時刻的脈沖計數角度進行修正糾錯，具體步驟如下：

(1)設計一套機械裝置，該機械裝置將接近傳感器與步進電機定子固連，接近傳感器感應塊與步進電機轉動部分固連，精確標記接近傳感器與步進電機轉動之間的安裝關系。

(2)設計步進電機的測向模型，準確判定步進電機的實時轉動方向。由于接近傳感器在正向與反向所感應的角度位置存在差別，為了避免引入其他的角度誤差，因此必須要準確判斷步進電機的實時轉動方向，并加入相應的誤判機制。

(3)考慮到接近傳感器在觸發階段中電機頻繁換向帶來的附加干擾，為保證修正的準確性和可靠性，設計基于步進電機測向的抗干擾誤差修正算法。

(4)系統運行過程中，利用以上(1)-(3)步提供的結構、模型及算法，當接近傳感器觸發信號時，準確記錄此時步進電機的脈沖計數值，并根據接近傳感器安裝的位置設計值與此時的步進電機轉動方向，對步進電機此時刻的脈沖計數角度進行修正糾錯。

本發明的原理是：接近傳感器對步進電機轉動絕對位置進行測量，并利用輔助的步進電機測向模型與修正算法，實現對步進電機失步的準確糾錯。利用接近傳感器自身的低成本、高精度、高可靠性等特點，來滿足步進電機失步糾錯的低成本化需求。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明無需加裝測角傳感器如光電編碼器、旋轉變壓器等，而是通過簡易加裝接近傳感器及相應的軟件處理算法，即可避免步進電機輸出角度誤差的積累，保證測角精度的長期準確性，在成本上具有很大的優勢。

附圖說明：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的修正算法解析圖；

具體實施方式：