[發(fā)明專利]一種基于恒流斬波細分的步進電機控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107800339B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 宋寶奇;方偉;葉新;楊東軍;隋龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H02P8/32
• 分類號: H02P8/32;H02P8/12;H02P8/22
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

1.一種基于恒流斬波細分的步進電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括：

控制單元，用于根據(jù)需求輸出相應的控制信號；

主備電源切換模塊，所述主備電源切換模塊的第一端與所述控制單元連接，所述主備電源切換模塊的第二端與步進電機連接，用于實現(xiàn)步進電機的通斷電以及用于完成主份控制回路和備份控制回路的切換；

方向控制模塊，所述方向控制模塊的第一端與所述控制單元連接，所述方向控制模塊的第二端與步進電機連接，用于控制步進電機在滾動維度和偏航維度的運行方向；

細分輸出模塊，與所述控制單元連接，用于輸出不同方向的細分電壓；

恒流閉環(huán)控制模塊，所述恒流閉環(huán)控制模塊的輸入包括所述細分輸出模塊的輸出信號以及步進電機的反饋信號，所述恒流閉環(huán)控制模塊的輸出信號輸出至步進電機，用于實現(xiàn)步進電機的恒流工作；

所述控制單元與所述主備電源切換模塊組成主備電源切換控制回路，所述主備電源切換控制回路包括所述控制單元、繼電器組、輸出緩沖單元和穩(wěn)壓二極管；

所述繼電器組采用并串結構的磁保持繼電器；

所述繼電器組包括串聯(lián)的第一磁保持繼電器和第二磁保持繼電器，串聯(lián)的第三磁保持繼電器和第四磁保持繼電器，其中，兩路串聯(lián)的磁保持繼電器再并聯(lián)；

所述恒流閉環(huán)控制模塊包括第一比較器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、第二比較器、電流反饋電路和放大調整電路；

所述第一比較器的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端連接，所述第二比較器的第一輸入端連接所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端，所述第二比較器的第二輸入端輸入電壓基準，所述第二比較器的輸出端連接步進電機，步進電機通過所述電流反饋電路將反饋信號輸入至所述放大調整電路，所述放大調整電路的輸出端連接第一比較器的第二輸入端。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于恒流斬波細分的步進電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述恒流閉環(huán)控制模塊的閉環(huán)反饋表達式如公式1至公式3所示：

公式1:

公式2：V_DA-SET＝I_sample×R_sample

公式3：I_sample＝I_x×377(μA/A)

其中，D_DA-SET為數(shù)模轉換器的實際設置值，D_DA-ref為參考電壓對應的數(shù)模轉換器的設置碼值，V_ref為數(shù)模轉換器的參考電壓，V_DA-SET為數(shù)模轉換器的輸出電壓值，I_sample為步進電機的采樣電流值，R_sample為電流采樣電阻，I_x為步進電機在X相的工作電流。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于恒流斬波細分的步進電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述細分輸出模塊的不同方向的細分電壓包括X方向的電壓和Y方向的電壓。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于恒流斬波細分的步進電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，細分輸出模塊采用基于三角函數(shù)矢量疊加的方法對步進電機的轉角進行細分，使得步進電機的X相電流按照余弦規(guī)律變化，Y相電流按照正弦規(guī)律變化。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于恒流斬波細分的步進電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述細分輸出模塊對步進電機的距角進行64細分。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于恒流斬波細分的步進電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述步進電機包括用于驅動所述步進電機運轉的驅動芯片。