[發(fā)明專利]一種高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911308300.5
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111030524B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭翔;項(xiàng)鵬;王聰;武欣嶸;俞璐;王磊;童瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)
• 主分類號: H02P8/12
• 分類號: H02P8/12;H02P8/18
• 代理公司: 南京蘇博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32411
• 代理人: 伍兵

本發(fā)明公開了一種高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法及系統(tǒng)，所述高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括細(xì)分模塊、畸變模塊、修正模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述細(xì)分模塊、所述畸變模塊、所述修正模塊和所述驅(qū)動(dòng)模塊依次電性連接，獲取步進(jìn)電機(jī)的額定電流、細(xì)分后的運(yùn)行拍數(shù)和主脈沖序數(shù)，計(jì)算細(xì)分電流數(shù)據(jù)，并生成理想數(shù)據(jù)曲線，獲取設(shè)定的轉(zhuǎn)速，并結(jié)合所述細(xì)分電流數(shù)據(jù)，得到畸變曲線，并結(jié)合理想數(shù)據(jù)曲線反向計(jì)算出修正數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，從所述存儲(chǔ)器中選取通過所述修正數(shù)據(jù)修正后的細(xì)分電流數(shù)據(jù)對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加細(xì)分?jǐn)?shù)量，提高運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，緩解低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的抖動(dòng)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人工智能和機(jī)器人等技術(shù)的興起，步進(jìn)電機(jī)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)與其它電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、定位方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著驅(qū)動(dòng)電路效率低、低頻震蕩、電磁噪聲大，高頻運(yùn)行精度差等不足，目前控制步進(jìn)電機(jī)的常用方法是細(xì)分驅(qū)動(dòng)算法，原理是每次脈沖切換時(shí)，改變相應(yīng)繞組中額定電流的一部分，則電機(jī)轉(zhuǎn)子的每步運(yùn)動(dòng)只是步距角的一部分，通常采用電流恒幅均勻旋轉(zhuǎn)的細(xì)分方法，即同時(shí)改變兩相電流的大小，使得電流合成矢量等幅均勻旋轉(zhuǎn)，但細(xì)分的數(shù)量往往受到限制，一般在512細(xì)分?jǐn)?shù)以下，并且由于電機(jī)本身的特性以及負(fù)載和傳動(dòng)系統(tǒng)的影響，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)離散正弦波形驅(qū)動(dòng)實(shí)際上會(huì)發(fā)生畸變，由此產(chǎn)生慢速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)運(yùn)行不夠穩(wěn)定，出現(xiàn)抖動(dòng)等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法及系統(tǒng)，增加細(xì)分?jǐn)?shù)量，提高運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，緩解低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的抖動(dòng)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法，包括：

獲取步進(jìn)電機(jī)的額定電流、細(xì)分后的運(yùn)行拍數(shù)和主脈沖序數(shù)，計(jì)算細(xì)分電流數(shù)據(jù)；

獲取設(shè)定的轉(zhuǎn)速，并結(jié)合所述細(xì)分電流數(shù)據(jù)，得到畸變曲線；

利用所述畸變曲線進(jìn)行反向計(jì)算，得到修正數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；

選取對應(yīng)所述修正數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，完成細(xì)分驅(qū)動(dòng)。

其中，所述獲取步進(jìn)電機(jī)的額定電流、細(xì)分后的運(yùn)行拍數(shù)和主脈沖序數(shù)，計(jì)算細(xì)分電流數(shù)據(jù)，包括：

獲取步進(jìn)電機(jī)的額定電流、細(xì)分后的運(yùn)行拍數(shù)和主脈沖序數(shù)，分別進(jìn)行正余弦運(yùn)算，并計(jì)算出各相對應(yīng)的磁動(dòng)勢，通過由各相磁動(dòng)勢合成定子合成磁動(dòng)勢的幅值不變，得到細(xì)分電流數(shù)據(jù)，并生成理想數(shù)據(jù)曲線。

其中，所述獲取設(shè)定的轉(zhuǎn)速，并結(jié)合所述細(xì)分電流數(shù)據(jù)，得到畸變數(shù)據(jù)，包括：

獲取設(shè)定的轉(zhuǎn)速，利用所述細(xì)分電流數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過示波器記錄每相實(shí)際輸出的電流畸變數(shù)據(jù)，并生成畸變曲線。

其中，利用所述畸變數(shù)據(jù)進(jìn)行反向計(jì)算，得到修正數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，包括：

將所述電流畸變曲線與理想數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行反向計(jì)算，得到修正數(shù)據(jù)，并在由脈沖個(gè)數(shù)為橫坐標(biāo)，電壓值為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系中生成修正曲線，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)空間中。

其中，所述選取對應(yīng)所述修正數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，完成細(xì)分驅(qū)動(dòng)，包括：

獲取實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，從所述存儲(chǔ)器中選取通過所述修正數(shù)據(jù)修正后的細(xì)分電流數(shù)據(jù)對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

第二方面，本發(fā)明提供一種高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括細(xì)分模塊、畸變模塊、修正模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述細(xì)分模塊、所述畸變模塊、所述修正模塊和所述驅(qū)動(dòng)模塊依次電性連接，

所述細(xì)分模塊，用于將電機(jī)固有步距角細(xì)分為多個(gè)小步的步距角，根據(jù)定子合成磁動(dòng)勢計(jì)算出細(xì)分電流數(shù)據(jù)；

所述畸變模塊，用于依次根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速，利用所述細(xì)分電流數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過示波器記錄每相實(shí)際輸出的電流畸變數(shù)據(jù)；