CN115398793A - 步进电动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

步进电动机的控制装置利用微步进驱动来控制具备转子位置检测器的步进电动机。控制装置具有包含调整模式和使用模式的多个动作模式。控制装置在调整模式中，生成用于基于转子位置检测器的检测值来控制步进电动机的绕组电流的闭环控制的控制数据，并按照该控制数据来使步进电动机加速运转或减速运转。控制装置在使用模式中，利用基于调整模式中所生成的控制数据来控制步进电动机的绕组电流的开环控制，来再现调整模式中的绕组电流，并使步进电动机加速运转或减速运转。

Description

步进电动机的控制装置

技术领域

本发明涉及用于控制步进电动机的装置。

背景技术

步进电动机构成为每次励磁相切换时旋转一定角度。步进电动机是能准确地控制旋转角度和转速的电动机，特别地，作为需要准确的移动和定位的装置的驱动源来使用。作为步进电动机的驱动方法，已知有全步进驱动和微步进驱动。全步进驱动是响应于输入脉冲来切换励磁相，并通过步进电动机的内部构造使转子按规定的基本步进角来旋转的驱动方法。微步进驱动并非完全切换励磁相，而是通过对绕组电流的分配进行细微的分割，从而实现使转子以比基本步进角要小的微小角度(微步进)来旋转的驱动方法。

步进电动机的一个用途示例为芯片部件的检查装置、带传动装置。这些装置中，作为用于输送以一定间隔保持多个芯片部件的输送带的驱动源，使用了步进电动机。例如，0.4mm×0.2mm左右大小的芯片部件以数mm左右的间距承载在输送带上。这样的用途中，步进电动机在数毫秒单位的极短时间内反复运转数度单位的微小角度。该情况下，如何能高速且准确地移动微小的芯片部件并进行定位会直接关系到装置的能力。因此，通过最大限度地利用了步进电动机的转矩的加速和减速从而在最短时间内到达目标位置，并且要求能将目标位置到达后的振动最小化的定位。

下述专利文献1中公开了一种用于对步进电动机进行微步进驱动的控制装置。该控制装置采用如下控制方式：即使无法跟随指令，也能在不失调的情况下以最大转矩使步进电动机旋转。该控制方式能抑制速度偏差的扩大，也能实现振动较少的稳定的定位运转。然而，专利文献1的控制方式中，其目的并非在于重复在数毫秒单位的短时间内移动数度单位的微小角度来进行定位的动作、以及到达目标位置后的振动抑制。

下述专利文献2中，公开了一种步进电动机驱动装置，通过全步进驱动，以4脉冲进行电气角1个周期(4步进量)的移动和定位。具体而言，基于步进电动机的数理模型来求出各相的励磁切换的定时、即时间间隔，从而进行在短时间内到达目标位置、且不产生振动的驱动。

下述专利文献3中公开了一种驱动方式，将全步进驱动的移动量限定为电气角周期的半周期量、即2脉冲量(2步进量)。此外，增大运转时的电流、降低停止时的电流，将所谓的电流上升和电流下降的功能相组合。由此，力图实现移动时间的缩短。

下述专利文献4中，通过微步进驱动的闭环控制，在加速、减速时使用电动机的最大转矩，从而实现最短的移动和定位。具体而言，通过对检测转子位置的转子传感器的检测值进行反馈的闭环控制，来进行最大转矩下的加速和减速。通过调整加速时间和减速时间，从而调整为目标停止位置处的速度为零。然后，在减速期间结束且速度为零的定时，提供目标位置的位置指令来保持转子位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4195897号公报

专利文献2：日本专利特开2012-175730号公报

专利文献3：日本专利特开2018-196206号公报

专利文献4：日本专利第4250051号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献2的方法中，如该文献的图4所示那样，需要在进行测定的同时，阶段性地识别多个参数。为了同时识别多个参数，需要一边进行数值模拟与实际响应的比较，一边探索性地求出与实际响应匹配的参数。然后，通过识别多个参数的工序，利用数值计算来模拟电动机的响应。然而，不能将物理现象完全模型化。因此，模拟模型和实际的响应不完全一致，终究无法从模拟模型中求出最佳励磁切换定时。

因此，最终需要反复调整多个励磁切换定时、即多个时间间隔，并搜索振动变小的时间间隔的组合。而且，由于不保证所得的结果为最佳，因此，需要尝试各种初始值。这所需的作业量与不使用模拟模型、而通过一边测定电动机的响应一边调整时间间隔时的作业量大致相同。

此外，专利文献2所采用的全步进驱动中，电动机转矩的利用效率较差，不适用于需要最短时间的移动和定位的用途。为了最短时间的移动，需要进行电动机所能产生的最大转矩下的加速和减速。然而，全步进驱动时的旋转中产生的转矩会产生用转子旋转角度的正弦函数(sinefunction)来表示的变动，因此，无法维持最大转矩下的运转。而且，全步进驱动还存在运动模型变得复杂、调整变得困难的问题。

由此，专利文献2的方法中，无法实现最快的移动和定位，还存在调整困难、且耗费功夫的问题。

专利文献3中，也如该文献的图9所示那样，转矩在加速期间和减速期间中变动，只利用了所能利用的转矩的一半多一点(该图的横轴的尺规有错误，对应于转矩F的波形的位移宽度相当于基本步进角1.8度的电动机的2步进量，因此是3.6度而非1.8度)。此外，与专利文献2的情况相同，基本上是全步进驱动，因此，无法实现最短时间内的移动和定位。此外，由于是全步进驱动，因此也存在移动量的自由度较少的问题。并且，专利文献3的方法中，加速转矩和减速转矩的产生在不伴随电流切换的恒定电流状态下进行，产生转矩的大小和方向根据电动机的位移角的变化而变化。然而，该方法中，无法进行加速和减速的单独调整，而是以加速和减速的斜率相等的等腰三角驱动为前提。而且，当存在摩擦负荷等时减速提前，因此，也有可能无法到达目标位置而不能进行调整。

专利文献3中，关于该文献中所提及的现有技术，记载了难以进行脉冲输入定时的调整。然而，专利文献3的方法中，同样需要进行定时调整。专利文献3的方法的移动量是基本步进角的2个脉冲量，因此比专利文献2的4各脉冲量要少，因而，可以认为定时调整被简化。然而，专利文献3中，并未记载用于抑制目标位置处的振动的具体方法，为了振动抑制，至少需要调整第2个脉冲的电流切换定时。

对脉冲间隔进行调整的专利文献2、3的方法也许能应用于全步进驱动中所使用的多个脉冲量的调整，但应用于以无数脉冲来驱动步进电动机的微步进驱动非常困难，难以生成恰当的电流波形。

专利文献4的方法能以非常简单的调整来实现最快的移动和定位，但存在以下说明的2个主要问题。

第一，为了检测转子位置，需要精度非常高的检测器。例如，在芯片尺寸1mm以下的芯片部件的检查装置等用途中，对于步进电动机要求非常高的定位精度。高精度组装的市售的混合型步进电动机的停止精度在±1分钟(＝1/21600转)以下。芯片部件的检查装置所要求的电动机定位精度也为相同程度。对应于此，步进电动机的控制中所使用的转子位置检测器也要求同等以上的分辨率和精度。若转子位置检测器的精度较差，则闭环运转时的转矩中产生变动，响应出现偏差，成为停止位置处的振动产生的原因。然而，分辨率、精度较高的转子位置检测器较为昂为，且容易变得大型化。并且，为了维持高精度的检测，需要特别注意转子位置检测器的组装，因此导致系统成本的上升。此外，尺寸较大的位置检测器会占据较大的空间。因此，导致负荷惯性的增大，因而也成为定位时间增加的原因。

第二，存在对于外部干扰的稳定性的问题。精密地调整最大转矩下的加速时间和减速时间、并使目标位置下的速度精确地归零的方法中，并不具备抑制因外部干扰所引起的变动的手段。也就是说，即使旋转中的转子位置因外部干扰因素而产生落后、提前，转矩也为恒定。例如，机构的摩擦、粘性负荷也在装置的使用中发生变动。此外，严格来说，电动机转矩会因周围温度而产生细微变化。细微的负荷变动、转矩的变动成为调整失调的原因，并成为停止时的振动的原因。

由此，专利文献4的方法虽然能实现最快的移动和定位，但具有如下问题：需要高精度的转子位置检测器，并且相对于外部干扰为脆弱的系统。

本发明的一个实施方式提供一种步进电动机的控制装置，不需要高精度的转子位置检测器，调整较为简单，并能有效地利用产生转矩来使转子移动。

此外，本发明的一个实施方式提供一种步进电动机的控制装置，对于外部干扰的鲁棒性良好，且调整简单，并能有效地利用产生转矩来使转子移动。

用于解决技术问题的技术手段

本发明的一个实施方式提供一种步进电动机的控制装置，利用微步进驱动来控制具备转子位置检测器的步进电动机。该控制装置具有包含调整模式和使用模式的多个动作模式。所述控制装置在所述调整模式中，生成用于基于所述转子位置检测器的检测值来控制所述步进电动机的绕组电流的闭环控制的控制数据，并按照所述控制数据来使所述步进电动机加速运转或减速运转。所述控制装置在所述使用模式中，利用基于所述调整模式中所生成的所述控制数据来控制所述步进电动机的绕组电流的开环控制，来再现所述调整模式中的绕组电流，并使所述步进电动机加速运转或减速运转。

根据该结构，控制装置以微步进驱动来控制步进电动机，因此，能进行实质上始终使用最大转矩(最大转矩或接近最大转矩的转矩)的加速运转和减速运转。由此，能实现转矩利用效率较好的控制装置。

控制装置在调整模式和使用模式中，能利用微步进驱动来使步进电动机运转。调整模式中，通过使用转子位置检测器的检测值的闭环控制，来控制步进电动机的绕组电流。此时，生成用于基于微步进驱动的加速运转和减速运转的控制数据，并按照该控制数据来进行加速运转和减速运转。在使用模式中，利用基于调整模式中所生成的控制数据的开环控制的微步进驱动，来进行加速运转和减速运转。由此，能再现调整模式时的绕组电流，能实现与调整模式时实际上相同的加速运转和减速运转。

调整模式中，通过调整运转时的参数，从而能实现恰当的加速运转和减速运转。若保存实现了该恰当的加速运转和减速运转时所生成的控制数据，并在使用模式中使用该控制数据，则能达成恰当的加速运转和减速运转。

使用模式中为开环控制，因此无需使用转子位置检测器的检测值，因而能控制步进电动机，而不会对转子位置检测器的检测精度造成影响。在调整模式中执行的闭环控制中，使用转子位置检测器的检测值，因此，可能因其检测精度而产生转矩变动，可能在步进电动机的响应中产生偏差。由此，例如，有可能在停止位置处产生振动。然而，成为这种动作时所生成的控制数据可以放弃，不在使用模式中使用即可。即，在调整模式中，若保存可得到恰当的步进电动机的响应时的控制数据，并在使用模式中使用该控制数据，则能在使用模式中再现该恰当的响应。因此，转子位置检测器具有刚好能在调整模式下的多次试行运转中实现至少一次恰当的响应的检测精度和稳定性(检测再现性)即可。

专利文献4中，在实际使用时的运转中使用了闭环控制区域，因此，需要非常高精度的检测器来进行转子位置检测。因此，存在上述那样的第1问题。本实施方式能提供针对专利文献4中的第1问题的解决手段。

在所述调整模式中的所述闭环控制中，生成所述控制数据，以使得所述步进电动机的绕组电流的相位θi成为对所述转子位置检测器的检测值θfb加上规定值±K(其中，K是常数，在所述加速运转和所述减速运转的一方中附加正符号，在所述加速运算和所述减速运转的另一方中附加负符号)和转子速度ωfb的函数F(ωfb)后的相位θi＝θfb±K+F(ωfb)。

通过设为对转子位置的检测值θfb加上规定值±K后的绕组电流相位，从而成为相对于转子相位偏移了规定值K后的绕组电流相位，因此，能产生与该相位偏移相对应的转矩。此外，通过使用加上转子速度ωfb的函数F(ωfb)后的绕组电流相位，从而能生成进行了速度补偿后的控制数据。由此，生成使与规定值±K相对应的转矩产生、且进行了速度补偿后的控制数据，因此，在调整模式中容易得到恰当的响应，在使用模式中也容易再现该恰当的响应。

在表示电动机绕组电流的相位θi的式(θi＝θfb±K+F(ωfb))中，在对转子提供一个方向(例如正转方向)的转矩时将第2项的符号设为正，在对转子提供另一个方向(例如，反转方向)的转矩时将第2项的符号设为负。具体而言，在使转子向正转方向旋转的情况下，在加速运转中生成控制数据以使得成为绕组电流相位θi＝θfb+K+F(ωfb)，在减速运转中生成控制数据以使得成为绕组电流相位θi＝θfb-K+F(ωfb)。相反地，在使转子向反转方向旋转的情况下，在加速运转中生成控制数据以使得成为绕组电流相位θi＝θfb-K+F(ωfb)，在减速运转中生成控制数据以使得成为绕组电流相位θi＝θfb+K+F(ωfb)。由此，通过使规定值±K的符号反转，从而将产生转矩的方向反转。

另外，若转子速度为低速，则可以省去用于速度补偿的函数F(ωfb)，并设为θi＝θfb±K。

本发明的一个实施方式中，所述规定值±K的绝对值为相当于电气角中小于90度的值。

通过将规定值±K的绝对值设为相当于电气角中90度的值，从而能进行最大转矩下的加速和减速。然而，在调整模式中，若将规定值±K的绝对值设为相当于电气角中90度的值，则在使用模式中，即使旋转中的转子位置因外部干扰原因而产生落后、提前，也无法抑制这样的变动。因此，转子位置的落后、提前有可能扩大而发生失调。作为外部干扰原因的一个示例，具有机构的摩擦、粘性负荷的变动，它们在装置的使用中变动。此外，步进电动机的转矩因周围温度而产生细微变化，因此这也有可能成为外部干扰原因。

规定值±K对应于所谓的电动机负荷角。若将规定值±K的绝对值设为相当于电气角中小于90度的值，则严格来说无法产生最大转矩，但如果旋转中的转子位置发生落后、提前，则电动机负荷角与之对应地变化，转矩发生变动。该转矩变动发挥作用，以抑制转子位置的落后、提前。因此，能提供抑制外部干扰所引起的变动的手段，因此，能提高针对外部干扰的鲁棒性。由此，能提供针对专利文献4中的上述第2问题的解决手段。

本发明的一个实施方式中，所述规定值±K的绝对值为相当于电气角中60度以上(优选为70度以上，更优选为80度以上)的值。

根据该结构，能以接近最大转矩的转矩来进行加速运转和减速运转，并且能实现对于外部干扰具有鲁棒性的控制系统。

本发明的一个实施方式中，在所述调整模式中，利用所述加速运转和所述减速运转使转子朝向目标位置移动，调整进行所述加速运转的加速期间和进行所述减速运转的减速期间的时间幅度，以使得所述目标位置处的转子速度为零。然后，基于该调整完成的状态下的所述控制数据，来执行所述使用模式中的所述加速运转和所述减速运转。

根据该结构，通过调整加速期间和减速期间的时间幅度，从而能使将转子移动到目标位置的动作最优化。加速期间和减速期间的时间幅度的调整中，调整对象的参数较少，因此能比较容易地进行。

如果在减速运转中产生恒定的减速转矩，且转子速度与之相应地以恒定的减速度减少，则若加速期间的时间幅度确定，那么减速期间的时间幅度也与之相应地唯一确定。因此，调整对象的参数实质上只有加速期间的时间幅度，所以调整变得更为容易。当然，也可以单独调整加速期间的时间幅度和减速期间的时间幅度。

本发明的一个实施方式中，所述控制装置还包含自动调整单元，该自动调整单元在所述调整模式中，利用所述加速运转和所述减速运转使转子朝向目标位置移动，并自动调整进行所述加速运转的加速期间和进行所述减速运转的减速期间的时间幅度，以使得所述目标位置处的转子速度为零。

根据该结构，能自动进行用于使加速期间和减速期间的时间幅度最优化的调整。如上所述，调整对象的参数较少，因此，用于自动调整的算法并不复杂，所以调整的自动化较为容易。

本发明的一个实施方式中，所述调整模式中所生成的控制数据包含用于位置保持控制的控制数据，该位置保持控制对所述步进电动机的绕组电流进行控制，以使得在所述减速运转后所述目标位置成为励磁稳定点。所述控制装置在所述调整模式中，按照所述控制数据来进行将所述转子位置保持在所述目标位置的位置保持运转。此外，在所述使用模式中，所述控制装置在所述减速运转之后，基于所述调整模式中的用于所述位置保持控制的控制数据来再现所述步进电动机的绕组电流，由此来进行将所述转子位置保持在所述目标位置的位置保持运转。

根据该结构，在目标位置中进行位置保持运转。若恰当地调整加速期间和减速期间的时间幅度，则在减速期间的结束时，转子到达目标位置，且速度为零。通过在该定时切换为位置保持运转，从而能在目标位置对转子进行位置保持，而不产生振动。因此，能达成最快的定位。

本发明的一个实施方式中，所述控制数据表示转子位置、位置指令、电流指令和电压指令中的至少一个。

具体而言，表示转子位置的控制数据例如可以是表示调整模式中所得到的转子位置检测器的检测值的数据(转子位置数据)。具体而言，表示位置指令的控制数据例如可以是指令励磁位置的数据(位置指令数据)。具体而言，表示电流指令的控制数据可以是表示步进电动机的绕组电流的指令值的数据。具体而言，表示电压指令的控制数据可以是表示施加到步进电动机的绕组的电压的指令值的数据。通过使用上述数据中的一个以上，从而能在使用模式中再现调整模式下的绕组电流。

本发明的一个实施方式中，所述使用模式中的所述开环控制包含不使用所述转子位置检测器的检测值而进行的所述步进电动机的绕组电流控制。

根据该结构，在使用模式下执行的开环控制中，不使用转子位置检测器的检测值，因此，使用模式中的加速运转和减速运转不受到转子位置检测器的检测精度的影响。因此，无需高精度的转子位置检测器，能进行稳定的运行。

本发明中的上述或进一步的其它目的、特征和效果通过参照附图在下文中阐述的实施方式的说明将变得更为明确。

附图说明

图1A和1B示出用于以最短时间移动到目标位置来进行定位的理想的动作。

图2是用于说明全步进驱动中的转矩变动的图。

图3A是用于说明基于全步进驱动的最快移动和定位的动作例的图。

图3B是示出调整不良时的动作例的图。

图4A、图4B和图4C示出用于基于使用了最大转矩的加速和减速的最快移动和定位动作的运转模式。

图5是用于说明本发明一个实施方式所涉及的步进电动机的控制装置的结构例的框图。

图6是用于说明所述控制装置具备的运算部所进行的处理内容的一个示例的控制框图。

图7是用于说明所述运算部的控制区域的图。

图8示出闭环控制和开环控制中的角度-转矩特性。

图9A～图9D是用于说明调整模式的动作例的图。

图10A～图10D是用于说明调整模式的动作例的图。

图11A～图11D是用于说明调整模式的动作例的图。

图12是用于说明自动调整的处理例的图。

图13是用于说明所述控制装置的自动调整模式所进行的自动调整动作的一个示例的流程图。

图14A、图14B和图14C示出使用模式下的定位动作的一个示例。

具体实施方式

图1A和1B示出用于以最短时间移动到目标位置来进行定位的理想的动作。图1A表示电动机速度(转子的转速)的理想的时间变化。图1B表示电动机转矩的理想的时间变化。若输入了到目标位置为止的移动指令，则通过产生朝向移动方向的最大转矩(最大加速转矩)，从而以最大加速度来加速。之后，通过使转矩的方向反转来产生朝向与移动方向相反的方向的最大转矩(最大减速转矩)，从而以最大减速度来减速。调整加速期间和减速期间，以使得在减速期间结束时电动机位置(转子位置)达到目标位置且速度为零。若减速期间结束，则对目标位置进行励磁，以将转子保持在目标位置。

如果在加速期间中始终产生最大加速转矩，且在减速期间中始终产生最大减速转矩，则通过恰当地确定加速期间和减速期间，从而能实现最快的移动和定位。若转矩为恒定则成为等加速度运动，因此，转子速度的时间变化成为图1A所示的三角形。因此，若决定加速期间的时间幅度，则减速期间的时间幅度也随之自动地确定。因此，找出加速期间的时间幅度、即从最大加速转矩向最大减速转矩的切换定时的恰当值成为实际的调整目的。由于摩擦负荷的影响，加速期间中的加速度比减速期间中的减速度要小，因此，通常加速期间比减速期间更长，转子速度的时间变化不会成为等腰三角形。然而，即使在摩擦负荷的影响下，在加速期间和减速期间中，转子速度也会因恒定的加速度和恒定的减速度而分别变化。因此，实质的调整目的同样在于找出加速期间的时间幅度、即从最大加速转矩向最大减速转矩的切换定时的恰当值。

如以下所说明的那样，在全步进驱动中，转矩在加速期间和减速期间中变动，因此，无法在加速期间中维持最大加速转矩，且无法在减速期间中维持最大减速转矩。

例如，混合型的步进电动机包括：转子，该转子在圆周上以一定的小齿间距等间隔地配置有多个小齿(转子小齿)；以及定子，该定子与转子相对配置。更具体而言，转子具备绕旋转轴错开小齿间距的一半而得的2个转子段，这2个转子段固定于旋转轴。一个转子段被磁化为S极，另一个转子段磁化为N极。在各转子段的圆周上，以恒定的小齿间距，等间隔地配置有多个(例如100个)小齿。定子具备多个主极，该多个主极具有以与转子相同的小齿间距配置的多个小齿(定子小齿)。

二相的步进电动机具有A相、相对于A相偏移了90度相位的B相、相对于A相偏移了180度相位的/A相、以及相对于B相偏移了180度相位的/B相。定子具有多个主极，该多个主极分别施加有施加A相、B相、/A相和/B相的电流的绕组，各主极上配置有与转子相对的定子小齿。在A相的主机上的定子小齿与转子小齿相对时，B相的主机上的定子小齿相对于转子小齿错开四分之一间距(电气角90度)，/A相的主机上的定子小齿相对于转子小齿错开四分之二间距(电气角180度)，/B相的主机上的定子小齿相对于转子小齿错开四分之三间距(电气角270度)。

基于二相励磁方式的全步进驱动是对以下4个状态进行切换的驱动方式。第1状态是将A相励磁为N极、将B相励磁为N极、将/A相励磁为S极、将/B相励磁为S极的状态(AB相励磁)。第2状态是将A相励磁为S极、将B相励磁为N极、将/A相励磁为N极、将/B相励磁为S极的状态(B/A相励磁)。第3状态是将A相励磁为S极、将B相励磁为S极、将/A相励磁为N极、将/B相励磁为N极的状态(/A/B相励磁)。第4状态是将A相励磁为N极、将B相励磁为S极、将/A相励磁为S极、将/B相励磁为N极的状态(/BA相励磁)。

AB相励磁的第1状态下，A相和B相的主极为N极，/A相和/B相的主极为S极。因此，S极的转子段的转子小齿位于A相和B相的定子小齿的中间位置(电气角的中间位置)、N极的转子段的转子小齿位于/A相和/B相的定子小齿的中间位置(电气角的中间位置)的状态为励磁稳定点。若从该状态切换为B/A相励磁的第2状态，则B相和/A相的主极为N极，/B相和A相的主极为S极。由此，B相和/A相的定子小齿与S极的转子段的转子小齿互相吸引，/B相和A相的定子小齿与N极的转子段的转子小齿互相吸引，因此，转矩与之相应地产生。在相对于B相和/A相的定子小齿的中间位置(电气角的中间位置)即励磁稳定点与转子小齿错开四分之一间距(电气角90)的状态下该转矩为最大，此时产生最大转矩。随着转子的旋转，转矩会随着转子小齿接近励磁稳定点、即随着电气角的偏移变小而减少。若转子旋转四分之一间距(电气角90度)，S极转子段的小齿到达B相和/A相的定子小齿的中间位置(电气角的中间位置)，则1步的移动(旋转)完成。同样地，通过将励磁的相依次切换为AB相、B/A相、/A/B相、/BA相，由此能使转子一次移动1步，并且保持位置。

四分之一间距(小齿间距的四分之一)相当于步进电动机的基本步进角。全步进驱动中，能以基本步进角的间隔使转子旋转，并且能保持转子位置。用于全步进驱动的步进电动机驱动装置在每次输入脉冲时，依次将励磁的相切换为AB相、B/A相、/A/B相、/BA相，由此，使步进电动机的转子沿正转方向(CW：顺时针方向)旋转。通过将励磁的相序反转，从而能使转子沿反转方向(CCW：逆时针方向)旋转。

换言之，按照正转相序(AB相、B/A相、/A/B相、/BA相的顺序)选择与转子位置相对应的励磁相，从而能产生使转子在正转方向上加速的加速转矩。此外，按照反转相序(/BA相、/A/B相、B/A相、AB相的顺序)选择与转子位置相对应的励磁相，从而能产生使转子在反转方向上加速的加速转矩。若在转子朝正转方向旋转的状态下应用反转相序，则能产生对转子朝正转方向的旋转进行制动的减速转矩。同样地，若在转子朝反转方向旋转的状态下应用正转相序，则能产生对转子朝反转方向的旋转进行制动的减速转矩。

图2是用于说明全步进驱动中的转矩变动的图。图2中示出各励磁状态下的转子位置(电气角)与产生转矩之间的关系即θ-T特性。电气角0度相当于S极转子小齿位于A相和B相的定子小齿的中间位置(电气角的中间位置)的状态。可知AB相励磁中不产生转矩，B/A相励磁中产生最大加速转矩(向正转方向的最大转矩)，/A/B相励磁中不产生转矩，/BA相励磁中产生最大减速转矩(向反转方向的最大转矩)。若着眼于B/A相励磁的θ-T特性，则可知转子位置为电气角0度时产生最大加速转矩，但转子位置变动而从电气角0度起增加时，转矩也随之减少，且转矩方向以电气角90度为边界而反转。

图3A是用于说明基于全步进驱动的最快移动和定位的动作例的图。此外，图3B是示出调整不良时的动作例的图。图3A和图3B中，曲线L1示出电动机位置的指令值(指令位置)的时间变化，曲线L2示出电动机位置(实际位置)的时间变化，曲线L3示出指令位置与实际位置的偏差的时间变化，曲线L4示出电动机速度的时间变化。其中，图3B中，省略了位置偏差(曲线L3)的图示。

专利文献2公开了如下技术：利用全步进驱动来进行4步进量(即、小齿间距量)的移动和定位。图3A和图3B中示出了如下示例：通过将指令位置作为输入来进行的位置控制，来进行专利文献2那样的4步进移动和定位。

在移动前的初始状态中，利用AB相励磁来保持转子位置，将该状态定义为电气角0度。第1步的指令位置为电气角90度，第2步的指令位置为电气180度，第3步的指令位置为电气角270度，第4步的指令位置为电气角360度(＝0度)。因此，在二相励磁方式的情况下，分别在第1步中执行B/A相励磁，在第2步中执行/A/B相励磁，在第3步中执行/BA相励磁，在第4步中执行AB相励磁。

然后，通过恰当地调整第1步、第2步和第3步各自的时间幅度T1、T2、T3，从而如图3A所示，能在第3步(/BA相励磁)结束时到达目标位置(电气角360度)且速度为零，并且能通过第4步(AB相励磁)位置保持于目标位置。

若调整不良，则如图3B所示，在第3步结束时转子未到达目标位置，而在第4步(AB相励磁)中目标位置被励磁，导致转子加速，产生转子位置的振动。因此，成为定位不良。

第1～第4步的期间中各自的指令位置(曲线L1)不变化，因此，位置偏差(曲线L3)随着转子位置(曲线L2)的变化而变动。位置偏差与产生转矩之间具有相关性。

在图2的曲线L5中，示出基于第1～第4步中的位置偏差调查对应于转子位置的产生转矩而得的结果。然而，曲线L5对应于第3步结束时到达目标位置且速度为零的理想的情况(参照图3A)。

在第1步(B/A相励磁)的初期(电气角0附近)产生较大的位置偏差pe0并产生最大加速转矩。之后，随着转子的旋转而使位置偏差减少，转矩也随之减少，在第1步的终期(电气角90度附近)加速转矩大致为零。在第2步(/A/B相励磁)的初期(电气角90附近)再次产生较大的位置偏差pe1并产生较大的加速转矩。之后，转矩随着转子的旋转而减少，若超过电气角180度则转为减速转矩。然后，由于位置偏差的绝对值变大，减速转矩增大。在第2步的终期(电气角225度附近)，产生绝对值较大的负的位置偏差pe1’，并产生相对较大的减速转矩。在第3步(/BA相励磁)的初期(电气角225度附近)，产生正的位置偏差pe2，再次转为加速转矩，转矩随着转子的旋转而减少，并在电气角270度附近转为减速转矩。减速转矩随着朝向第3步的终期(电气角360度附近)而增加，产生绝对值较大的负的位置偏差pe2’，可知转子的旋转被减速(制动)。然后，第4步(AB相励磁)中，产生转矩为零，并进行位置保持。

由此，在基于全步进驱动的1间距的移动中，产生转矩随着转子的旋转而大幅变动。因此，无法一直使用最大转矩或接近最大转矩的转矩，因此，无法高效地利用步进电动机的产生转矩。并且，如图2的曲线L5所示那样，产生了多次(图2的曲线L5的示例中为3次)加速转矩与减速转矩的切换、即转矩方向的反转。由此，与图1所示的理想的定位动作相距甚远，无法高效地利用转矩。

基于单相励磁的全步进驱动也相同。若采用1-2相励磁方式，则步进角成为基本步进角的二分之一，成为所谓的半步进驱动，但转矩因转子位置的变动而变动的情形与全步进驱动的情况相同。

图4A、图4B和图4C示出用于基于使用了最大转矩的加速和减速的最快移动和定位动作的运转模式。图4A示出转子的实际位置相对于指令位置的偏差(位置偏差)的时间变化。图4B示出转子的实际位置的时间变化(曲线L11)与指令位置的时间变化(曲线L12)。图4C示出转子速度的时间变化。

将1间距的移动的期间分为加速期间和减速期间，在加速期间中持续产生最大加速转矩，在减速期间中持续产生最大减速转矩，从而能使转子最快地移动到目标位置。为此，如图4A所示，可以进行如下控制：在加速期间中将位置偏差保持为电气角+90度，并且在减速期间中将位置偏差保持为电气角-90度。这种控制无法在全步进驱动中进行，但能使用微步进驱动来实现。专利文献3中记载了在进行二相励磁时，无法在微步进中产生最大转矩(该文献的段落0004)，但这是错误的。

全步进驱动中使用恒定的绕组电流，与此相对地，微步进驱动中，在电流的切换点应用中间电平的电流值。通过设置多个中间电平来改变电流值并切换励磁相，从而能将步进角度细分化，而不改变步进电动机的机械构造。通过将中间阶段数增大，从而步进角度变小，实质上能应用连续变化的驱动电流。这意味着实质上能提供连续变化的指令位置来进行位置控制。

与始终产生最大转矩来实现的三角形的速度变化(参照图4C。加速期间和减速期间各自的等加速度运动)相对应的转子位置的变化如图4B的曲线L11那样。因此，如曲线L12所示，在加速期间中提供连续变化的指令位置以使得成为电气角+90度的位置偏差，在减速期间中提供连续变化的指令位置以使得成为电气角-90度的位置偏差，并进行微步进驱动。由此，能在加速期间的所有范围内以最大转矩加速，并能在减速期间的所有范围内以最大转矩减速。

然后，恰当地调整加速期间(最大加速转矩期间)与减速期间(最大减速转矩期间)的切换定时，以使得在减速期间的结束时到达目标位置且速度为零。由此，能最快地移动到目标位置，并且能实现在目标位置不产生振动的最快定位。

在移动期间的整个期间能利用最大转矩，因此，相对于基于理想地调整后的全步进驱动的定位，能进行更短时间内的定位。并且，全步进驱动中，需要调整第1步、第2步和第3步的时间幅度T1、T2、T3，与此相对地，基于微步进驱动的上述定位调整加速期间与减速期间的切换定时、换言之调整加速期间的时间幅度即可，因此调整格外地容易。

图4A～图4C中，加速期间和减速期间的时间幅度大致相等地描绘，但实际上由于摩擦负荷的影响，加速期间的时间幅度变得比减速期间的时间幅度要长。

图5是用于说明本发明一个实施方式所涉及的步进电动机的控制装置的结构例的框图。步进电动机的控制装置1通过微步进驱动来控制步进电动机2。步进电动机2例如可以是二相混合型步进电动机。基本步进角例如可以是0.9度。如上所述，基本步进角相当于转子小齿间距的四分之一。即，当转子小齿间距为3.6度时，基本步进角为0.9度。步进电动机2附有转子位置检测器3(位置传感器)。转子位置检测器3固定于步进电动机2的转子轴，并检测转子位置θfb。

控制装置1包含运算部11、存储器12和电流控制部13。典型地，运算部11是微处理器。运算部11连接有存储器12。存储器12能由一个或多个存储媒体构成。存储器12优选为包含能写入、且电源切断时也能保持数据的存储媒体。运算部11能在与存储器12之间进行数据的交换的同时进行运算，并且能控制电流控制部13。

存储器12中，能保存规定的控制周期(例如62.5μ秒。相对于16KHz)的间隔的多个转子位置指令θcom(指令转子位置的位置指令数据)。控制周期的间隔的多个转子位置指令θcom形成了按照时间序列变化的转子位置指令的配置文件(位置指令配置文件)。存储器12可以具有能保存多个位置指令配置文件的容量。表示遵循时间序列的每个控制周期的转子位置指令的排列变量θcom(n)可以保存在存储器12中，也可以由该排列函数θcom(n)来定义位置指令配置文件。

如后述那样，控制装置1能在包含调整模式和使用模式的多个动作模式下动作。存储器12中，能存储在调整模式中所应用的位置指令配置文件(以下称为“调整模式配置文件”。)、以及在使用模式中所应用的位置指令配置文件(以下称为“使用模式配置文件”。)。

存储器12中，还存储有运算部11执行的控制程序。运算部11通过执行该控制程序来控制步进电动机2。具体而言，运算部11按照所述规定的控制周期从存储器12读取转子位置指令θcom，将其与转子位置θfb比较，根据其比较结果来生成电动机绕组电流指令Iacom、Ibcom，并提供给电流控制部13。电流控制部13基于电动机绕组电流指令Iacom、Ibcom，将电流提供给步进电动机2的各相的绕组。电流控制部13例如包含二相逆变器电路，对A相电动机绕组电流指令Iacom和B相电动机绕组电流指令Ibcom进行放大，并将电流施加到步进电动机2的A相和B相的绕组。

控制装置1具有用于外部设备连接的接口14。该接口14能连接设定器4。不仅是控制装置1，也可以视为包含设定器4来构成步进电动机2的控制装置。

设定器4可以是个人电脑。设定器4例如包含输入装置5、处理装置6和显示装置7。处理装置6包含处理器8和存储装置9。存储装置9可以包含存储器元件，也可以包含SDD(固态驱动器)、HDD(硬盘驱动器)等辅助存储装置。处理器8执行存储装置9中所存储的程序，并由此来实现各种功能。特别地，本实施方式中，处理器8实现产生切换控制装置1的动作模式的指令的功能、对控制装置1指令步进电动机2的驱动的功能、从控制装置1获取与步进电动机2的动作有关的数据的功能、将位置指令配置文件写入控制装置1的存储器12的功能、变更控制装置1的存储器12内的位置指令配置文件的功能等。

当设定或调整步进电动机2的控制动作时，可以根据需要连接设定器4。设定器4可以设定或变更存储器12内的数据(特别是位置指令配置文件)，或者能将用于使步进电动机2运转的运转指令提供给运算部11。设定器4还能从运算部11获取数据，并将步进电动机2的运转状态显示在显示装置7中。具体而言，设定器4可以构成为经由接口14来获取由转子位置检测器3检测出的转子位置信号、对转子位置信息进行微分而得的转子速度信号。

图6是用于说明运算部11所进行的处理内容的一个示例的控制框图。运算部11通过执行存储器12中所存储的控制程序，从而实现图6所示的多个功能块的功能。多个功能块包含第1微分器21、第2微分器22、速度补偿器23、固定值发生器24、第1速度差补偿器25、第2速度差补偿器26、第1判定器27、第2判定器28、坐标变换器29、第1减法器30、第2减法器31、第1加法器32、第2加法器33、第3加法器34、第1开关元件35、第2开关元件36等。其中，并不需要具备上述所有这些。

第1减法器30运算转子位置指令θcom与转子位置θfb(实际位置)之间的位置偏差δθ。第1微分器21对转子位置指令θcom进行微分来生成速度指令ωcom。该第1微分器21有时省略。第2微分器22对转子位置θfb(实际位置)进行微分来生成转子速度ωfb(转子的转速)。速度补偿器23对转子速度ωfb乘以用于速度补偿的比例常数Kv。固定值发生器24在位置偏差δθ为正时产生固定值+K(K＞0)，在位置偏差δθ为负时产生固定值-K。

固定值K可以在调整模式下和使用模式下使用不用的值。例如，作为调整模式中所使用的固定值K，优选为相当于电气角中小于90度的值。此外，调整模式中所使用的固定值K优选为相当于电气角中60度以上(较优选为70度以上，更优选为80度以上)的值。使用模式中，可以将固定值K设为相当于电气角90度的值。

第2减法器31从速度指令ωcom中减去转子速度ωfb(实际速度)，并输出速度偏差δω。该第2微分器31有时被省略。第1加法器32将固定值发生器24产生的固定值+K或-K与速度补偿器23的输出Kv·ωfb相加。

第1速度差补偿器25和第2速度差补偿器26对从减法器31输出的速度偏差δω分别乘以用于速度差补偿的比例常数Kdi和Kdo。有时省略这些第1速度差补偿器25和第2速度差补偿器26。

第1判定器27进行位置偏差δθ与第1加法器32的输出K+Kv·ωfb或-K+Kv·ωfb的比较判定。第1判定器27在-K+Kv·ωfb＜δθ＜K+Kv·ωfb的情况下，将第1开关元件35连接到端子a而选择第2加法器33的输出，在不满足该条件的情况下，将第1开关元件35连接到端子b而选择第3加法器34的输出。若位置偏差δθ和速度偏差δω的符号(正负)不一致，则第2判定器28使第2开关元件36导通来将第2速度差补偿器26的功能设为有效，当它们一致时使第2开关元件36关断来将第2速度差补偿器26的功能设为无效。

第2加法器33将转子位置指令值θcom与第1速度差补偿器25的输出Kdi·δω相加，并将其加法结果提供给第1开关元件35的端子a。该第2加法器33有时被省略。第3加法器34将经由第2开关元件36而加入的第2速度差补偿器26的输出Kdo·δω、第1加法器32的输出K+Kv·ωfb或-K+Kv·ωfb以及转子位置θfb相加，并将其加法结果提供给第1开关元件35的端子b。第2开关元件36有时被省略。

坐标变换器29基于经由第1开关元件35提供的后述的电流指令相位θi，来输出电流指令Iacom＝Ki·sinθi和Ibcom＝Ki·cosθi。其中，Ki是常数。

根据该结构，运算部11基于转子位置指令θcom和转子位置θfb(实际位置)中的任一个来计算电流指令相位θi，并基于该电流指令相位θi来生成A相电流指令Iacom和B相电流指令Ibcom。当使用基于转子位置指令θcom而计算出的电流指令相位θi时，不使用转子位置θfb，因此，成为与通常的开环步进电动机控制系统相同的控制系统。

图7是用于说明运算部11的控制区域的图。运算部11具有根据位置偏差δθ和速度偏差δω而划分的多个控制区域A～E。具体而言，关于位置偏差δθ，确定2个阈值-K+Kv·ωfb和+K+Kv·ωf，由此，划分为3个控制区域D、C；E；A、B。此外，根据速度偏差δω的符号是否与位置偏差δθ一致，来选择控制区域C、D中的任一个、或控制区域A、B中的任一个。

控制区域E是基于转子位置指令θcom来求出电流指令相位θi的开环区域。控制区域A～D是基于转子位置指令θfb来求出电流指令相位θi的闭环区域。要基于转子位置指令θcom和转子位置θfb的哪一个来计算电流指令相位θi、即要应用开环控制和闭环控制的哪一个是基于位置偏差δθ来判定的。

具体而言，第1判定器27在位置偏差δθ满足下式(1)的关系时，将开关元件35连接到端子a侧。由此，如下式(2)所示，加法器33的加法结果作为电流指令相位θi从开关元件35被输出。

－K+Kv·ωfb＜δθ＜+K+Kv·ωfb···(1)

θi＝θcom+Kdi·δω···(2)

由此，在位置偏差δθ位于式(1)所示的范围内的情况下，基于转子位置指令θcom来计算电流指令相位θi，并进行开环控制(参照图7中的区域E)。

可以将电流指令相位θi设为θi＝θcom。如式(2)那样，若附加基于速度偏差δω的项Kdi·δω，则在抑制旋转时的振动上是有效的。当不需要这样的振动抑制时，可以设为Kdi＝0，并使振动抑制项Kdi·δω无效。此时，可以省略第1速度差补偿器25和第2加法器33。

当位置偏差δθ的范围超过式(1)的范围时、即δθ＞+K+Kv·ωfb或δθ＜-K+Kv·ωfb时，第1判定器27将开关元件35连接到端子b侧。该情况下，第2判定器28仅在位置偏差δθ与速度偏差δω的符号(正负)一致时将开关元件36关断，因此，最终计算与以下的条件a～d相对应的4个电流指令相位θi(参照图7中的区域A～D)，它们根据该条件a～b从开关元件35被输出。

条件a(区域A)：δθ＞+K+Kv·ωfb，δθ＞0，δω＞0

θi＝θfb+K+Kv·ωfb···(3)

条件b(区域B)：δθ＞+K+Kv·ωfb，δθ＞0，δω＜0

θi＝θfb+K+Kv·ωfb+Kdo·δω···(4)

条件c(区域C)：δθ＜－K+Kv·ωfb，δθ＜0，δω＜0

θi＝θfb－K+Kv·ωfb···(5)

条件d(区域D)：δθ＜－K+Kv·ωfb，δθ＜0，δω＞0

θi＝θfb－K+Kv·ωfb+Kdo·δω···(6)

由式(2)和式(3)～(6)所运算的电流指令相位θi被输入到坐标变换器29，并转换为关于各相的电流指令Iacom、Ibcom。

另外，步进电动机2不限于二相构造，例如也可以为三相、五相构造。该情况下，坐标变换器29将电流指令相位θi转换为与步进电动机2的相数对应的数量的电流指令。

根据遵循式(2)的电流指令相位θi，当固定值K为相当于电气角90度的值时，步进电动机2以最大转矩跟随指令速度的方式来加速。若固定值K为接近电气角90度的值，则能产生接近最大转矩的转矩。此时，使判别式(1)中包含速度补偿的项Kv·ωfb，因此，能在补偿了绕组电感所引起的电流的延迟、运算的延迟的最大转矩产生点进行切换。

另一方面，若根据基于转子位置θfb(实际位置)而决定的电流指令相位θi、即由式(3)～(6)所运算的电流指令相位θi，则能实现闭环控制，可得到如下效果。即，例如，在步进电动机2沿正转方向过度旋转的情况下，速度偏差δω变为负，并且位置偏差δθ变为正，因此，基于式(4)来决定电流指令相位θi。该情况下，式(4)的第3项Kdo·δω成为负的值，因此，提前角相对于转子位置θfb变小，其结果是转矩减少。

由此，设定励磁相位以减少产生转矩并抑制速度偏差，因此，能防止因速度偏差的扩大而导致的转子的过度旋转、振荡动作(过冲和下冲)，能稳定且快速地对转子进行定位。即使根据由式(6)而决定的电流指令相位θi，也能进行转子的稳定且快速的定位。

若式(4)中的Kdo·δω的项大于固定值K，则产生反方向的转矩。因此，调整系数Kdo的值以得到适当的速度偏差的抑制效果。

在不需要速度偏差抑制项Kdo·δω时，设定为系数Kdo＝0即可。该情况下，无需第2速度差补偿器26和第2开关元件36。如果也不需要上述的振动抑制项Kdi·δω，则也可以进一步省略第1微分器21和减法器31。

另外，根据由式(3)、(5)而决定的电流指令相位θi，设定当固定值K为相当于电气角90度的值时电动机产生最大转矩那样的提前角值。若固定值K为接近电气角90度的值，则设定产生接近最大转矩的转矩那样的提前角值。

上述结构中，基于转子速度ωfb未达到速度指令ωcom时的位置偏差δθ和速度偏差δω的极性判别结果，来使用产生与固定值K相对应的较大转矩的提前角值。此外，上述结构中，基于转子速度ωfb超过速度指令ωcom时的该极性判别结果，对产生上述较大转矩的提前角值加上对速度偏差δω乘以系数后而得的值。速度偏差δω的极性与δθ的极性相反，因此，提前角值因该加法而减少。

作为提前角校正值(上述示例中，Kv·ωfb)，不仅可以使用转子速度ωfb的比例函数(一次函数)，也可以使用二次函数、三次函数等。这里，若将它们表示为函数F(ωfb)，则上述式(2)～(6)能改写为以下式(7)～(11)那样。

区域E：－K+F(ωfb)＜δθ＜+K+F(ωfb)

θi＝θcom+Kdi·δω···(7)

区域A：δθ＞+K+F(ωfb)，δθ＞0，δω＞0

θi＝θfb+K+F(ωfb)···(8)

区域B：δθ＞+K+F(ωfb)，δθ＞0，δω＜0

θi＝θfb+K+F(ωfb)+Kdo·δω···(9)

区域C：δθ＜－K+F(ωfb)，δθ＜0，δω＜0

θi＝θfb－K+F(ωfb)···(10)

区域D：δθ＜－K+F(ωfb)，δθ＜0，δω＞0

θi＝θfb－K+F(ωfb)+Kdo·δω···(11)

图8示出进行通常的开环控制时、以及按照上述式(1)～(6)来控制步进电动机2时的步进电动机2的角度-转矩特性(θ-T特性)。这里，取以下示例来进行说明：设为K＝90度，将用于速度补偿的比例常数Kv设为零，且不进行速度补偿。

在通常的开环控制的情况下，步进电动机2在从励磁稳定点偏移电气角90度后的位置处产生最大转矩，若超过电气角180度的不稳定点，则产生转矩的方向改变而失调。

在应用所述式(1)～(6)的情况下，-90度～+90度的电气角范围(-0.9度～+0.9度)也相当于区域E(-K≤δθ≤K)，因此进行开环控制，转矩根据转子的电气角而变动。另一方面，在电气角小于-90度的范围以及电气角超过+90度的范围、即δθ＜-K的范围和+K＜δθ的范围内，成为基于转子位置θfb来确定电流指令相位θi的闭环控制(反馈控制)。因此，产生最大转矩，而与转子的电气角无关、即与位置偏差δθ无关。

因此，若设定指令位置以使得位置偏差δθ的绝对值超过K而与转子位置无关，则进行闭环区域中的控制。也就是说，能实现对相对于转子位置错开电气角+K或-K相位后的位置进行励磁来产生最大转矩的闭环控制。由此，能使步进电动机2的励磁位置在实质上连续变动，以使最大转矩产生，而与转子位置无关。在将比例常数Kv设为零以外的值来进行速度补偿的情况下，该情况也相同。

若将固定值K设为小于电气角90度，则虽然无法通过闭环控制使最大转矩产生，但通过设为接近电气角90度的值，从而能使接近最大转矩的转矩产生，而与转子位置无关。

本实施方式中，控制装置1包含多个运转模式，该多个运转模式包含调整模式和使用模式。调整模式用于找出并设定用于最快移动和定位的位置指令配置文件。使用模式用于基于调整模式中所设定并存储于存储器12的位置指令配置文件(使用模式配置文件)来使步进电动机2运转。

调整模式中，按照上述式(7)～(11)来控制步进电动机2。更具体而言，使用进行闭环控制的区域A～D，通过利用大致最大转矩的加速和利用大致最大转矩的减速来大致最快地移动到目标位置，并在目标位置处利用使用区域E的开环控制来进行位置保持，以找出能达成最快定位的位置指令配置文件。

其中，在本实施方式中，不需要式(7)的振动抑制项Kdi·δω，因此设为Kdi＝0。因此，区域E中，成为θi＝θcom。

此外，式(9)(11)中，速度偏差抑制项Kdo·δω进行如下控制：抑制转矩偏差，并抑制速度偏差δω的扩大。然而，在想要将加速中和减速中的转矩始终设为大致最大的本实施方式中，不需要速度偏差抑制项，因此，设为Kdo＝0而不使用。

由此，所述式(7)～(11)变形为以下式(7a)～(11a)来应用。式(8)和式(9)成为相同类型的式(8a)(9a)，式(10)和式(11)成为相同类型的式(10a)(11a)。然后，成为不依赖于速度偏差δω的控制。

区域E：－K+F(ωfb)＜δθ＜+K+F(ωfb)

θi＝θcom···(7a)

区域A，B：δθ＞+K+F(ωfb)

θi＝θfb+K+F(ωfb)···(8a)(9a)

区域C，D：δθ＜－K+F(ωfb)

θi＝θfb－K+F(ωfb)···(10a)(11a)

调整模式中，固定值K确定为小于电气角90度的值。调整模式中所应用的固定值K优选为电气角60度以上，更优选为电气角70度以上，例如，可以为电气角80度左右或其以上的值。

在闭环区域A～D中，固定值K相当于电动机负荷角，步进电动机2的产生转矩用下式(12)来表示。其中，Kt是转矩常数，I是绕组电流。在K＝80度的情况下，产生K＝90度时的98.5％的转矩，因此，能产生大致最大转矩。K＝70度时产生94.0％的转矩，K＝60度也会产生86.6％的转矩，因此，能产生大致最大转矩。因此，为了方便起见，以下有时将式(12)的转矩T称为最大转矩。

T＝Kt·I·sin(K)···(12)

图9A～图9D是用于说明调整模式的动作例的图，示出设定有实现理想的动作的位置指令配置文件(调整模式配置文件)的示例。同样地，图10A～图10D是用于说明调整模式的动作例的图，其对应于减速期间结束前转子位置超过目标位置时的动作。此外，同样地，图11A～图11D是用于说明调整模式的动作例的图，其对应于在转子位置到达目标位置之前减速期间结束时的动作。图9A、10A、11A示出位置指令配置文件(调整模式配置文件)，图9B、10B、11B示出产生转矩的时间变化，图9C、10C、11C示出转子速度的时间变化，图9D、10D、11D示出转子位置的时间变化。

用于调整模式的位置指令配置文件(调整模式配置文件)预先从设定器4写入存储器12。调整模式中，运算部11从存储部12读取调整模式配置文件中所包含的转子位置指令，并按照该转子位置指令来生成电动机绕组电流指令Iacom、Ibcom。

构成调整模式配置文件的转子位置指令构成执行以下所说明的第1步、第2步和第3步的指令。

第1步是加速动作(加速运转)，第1步的指令是加速指令。加速指令例如可以是对转子的初始位置(移动前的位置)指令+3.6度(对应于电气角360度)的位置的转子位置指令θcom。该情况下，位置偏差δθ变得比固定值+K与速度校正项F(ωfb)(例如，F(ωfb)＝Kv·ωfb)之和要大，因此，进入闭环区域A、B。由此，电流指令相位θi按照式(8a)(9a)，成为θi＝θfb+K+F(ωfb)，因此，步进电动机2在正转方向上(CW)产生转矩，转子被加速。

确定加速指令，以使得在第1步的期间中、即加速期间中，始终能产生式(12)的最大转矩。更具体而言，加速指令优选为对转子的初始位置指令相当于到目标位置的移动量的3/4以上(电气角270度以上)的位置的转子位置指令。例如，若转子位置在运转开始后1毫秒到达目标位置的一半左右、即+1.8度(相当于电气角180度)的附近，则为1毫秒/62.5μ秒＝16，因此，将第0～15个转子位置指令θcom(0)～θcom(15)＝+3.6度(相当于电气角360度)设为加速指令即可。

第2步是减速动作(减速运转)，第2步的指令是减速指令。第2步随着第1步的结束、即加速期间的结束而开始。具体而言，第2步在转子位置到达目标位置的一半左右、即+1.8度(相当于电气角180度)的附近的时刻时开始。更具体而言，减速指令例如可以是指令0度的位置的转子位置指令θcom。例如，若设为在运转开始后1毫秒产生减速指令，则设为第16个转子位置指令θcom(16)＝0度(相当于电气角0度)。位置偏差δθ变得比固定值-K与速度校正项F(ωfb)(例如，F(ωfb)＝Kv·ωfb)之和要小，因此，进入闭环区域C、D。由此，电流指令相位θi按照式(10a)(11a)，成为θi＝θfb－K+F(ωfb)，因此，步进电动机2在反转方向上(CCW)产生转矩，转子被减速。确定减速指令，以使得在第2步的期间中、即减速期间中，始终能产生式(12)的最大转矩。更具体而言，减速指令优选为对移动到目标位置的一半的时刻的转子位置指令相当于到目标位置的移动量的1/4以上(电气角90度以上)的落后的位置(相当于电气角90度以下)的位置指令。例如，若设为在减速指令开始后1毫秒到达目标位置，则为1毫秒/62.5μ秒＝16，因此，将第16～31个转子位置指令θcom(16)～θcom(31)＝0度(相当于电气角0度)设为减速指令即可。

通过与以最大转矩加速的加速期间(第1步的期间)连续地以最大转矩减速，从而转子速度在与加速期间的时间幅度T11大致相等的时间幅度T12的减速期间(第2步的期间)结束时变为零。严格来说，由于摩擦负荷的影响，加速期间的时间幅度T1比减速期间的时间幅度T12要长。

第3步是在目标位置保持转子的位置保持动作(位置保持运转)，第3步的指令是位置保持指令。第3步随着第2步的结束、即减速期间的结束而开始。减速期间结束时，转子速度变为零，该状态下第3步开始。更具体而言，位置保持指令(停止指令)可以是指令目标位置即3.6度(相当于电气角360度)的位置的转子位置指令θcom。此时，-K+F(ωfb)＜δθ＜+K+F(ωfb)，因此，成为开环区域(区域E)，并成为电流指令相位θi＝θcom。

若加速期间的时间幅度T11和减速期间的时间幅度T12恰当，即、若实际上加速期间的时间幅度T11恰当、且从加速指令切换为减速指令的定时恰当，则步进电动机2的响应成为图9C和图9D所示的状态。此时，转子速度在转子到达目标位置即+3.6度时变为零，并直接在+3.6度的位置被励磁。因此，转子在目标位置处停止，而不产生实质的振动。

当加速期间的时间幅度T11过长、从加速指令切换为减速指令的定时落后时，步进电动机2的响应成为图10C和图10D所示的状态。即，即使超过目标位置即+3.6度，转子速度也为正，在超过目标位置之后，转子速度变为零。若在该时刻输入位置保持在+3.6度的位置的位置保持指令(停止指令)，则转子从超过后的位置返回目标位置。之后，产生以目标位置为中心的振动，等待其收敛而完成定位。

当加速期间的时间幅度T11过短、从加速指令切换为减速指令的定时较早时，步进电动机2的响应成为图11C和图11D所示的状态。即，在目标位置即+3.6度的跟前转子速度变为零。若在该时刻输入位置保持在+3.6度的位置的位置保持指令(停止指令)，则转子从跟前的位置朝向目标位置再加速。之后，产生以目标位置为中心的振动，等待其收敛来完成定位。

调整模式能通过将设定器4连接到接口14、并从设定器4将模式指令输入到控制装置1来开始。调整模式下的调整可以手动或自动地进行。

利用手动进行的调整如下所述。

作业人员操作设定器4的输入装置5，将调整模式配置文件(参照图9A、10A、11A)写入存储器12，并在此基础上对控制装置1指令基于调整模式的定位试行运转。具体而言，调整模式配置文件是呈现出遵循时间序列的转子位置指令的排列变量θcom(n)。

控制装置1按照写入到存储器12的调整模式配置文件，执行包含上述第1步、第2步和第3步在内的定位试行运转。

在该定位试行运转时，转子位置检测器3检测出的转子位置θfb经由接口14被输入到设定器4。此外，由运算部11对转子位置θfb进行微分而得的转子速度ωfb也经由接口14被输入到设定器4。设定器4将所输入的转子位置θfb和转子速度ωfb显示在显示装置7的画面上(例如以曲线形式来显示)(参照图9C、10C、11C；9D、10D、11D)。

在执行定位试行运转时，运算部11在每个控制周期中运算电流指令相位θi，对该电流指令相位θi进行坐标变换来生成电动机绕组电流指令Iacom、Ibcom(参照图6)。按照时间序列在每个运算周期中生成的多个电流指令相位θi被保存在存储器12中，以作为遵循时间序列的排列变量θi(n)。电流指令相位θi的排列变量θi(n)可以被保存在存储器12中，或经由接口14被输入到设定器4，并保存在设定器4内的存储装置9中，以代替被保存在存储器12中。

作业人员确认设定器4的显示装置7中所显示的转子位置θfb和转子速度ωfb的时间变化(即步进电动机2的响应)，并判断加速期间的时间幅度T11和减速期间的时间幅度T12是否恰当。更具体而言，若加速期间的时间幅度T11过长，即、若从加速切换为减速的定时落后(参照图10A～10D)，则变更存储器12内的调整模式配置文件，以缩短加速期间的时间幅度T11，并使从加速向减速的切换定时提前。反之，若加速期间的时间幅度T11过短，即、若从加速切换为减速的定时提前(参照图11A～11D)，则变更存储器12内的调整模式配置文件，以延长加速期间的时间幅度T11，并使从加速向减速的切换定时落后。当然，减速期间的时间幅度T12也根据加速期间的时间幅度T11的变更而变更。

在变更存储器12内的调整模式配置文件时，可以经由接口14直接编辑存储器12内的数据。此外，可以编辑显示器·设定器4的存储装置9内所保存的调整模式配置文件，并经由接口14将该编辑后的调整模式配置文件写入存储器12。当然，可以先准备多个不同的调整模式配置文件，并切换在调整模式中所使用的调整模式配置文件。该情况下，多个调整模式配置文件可以预先存储在存储器12中，也可以存储在设定器4的存储装置9中。

由此，若恰当地调整加速期间和减速期间的时间幅度T11、T12(更具体而言，从加速切换到减速的定时)，并成为以速度零到达目标位置的状态(参照图9A～图9D)，则结束调整。以下，将这样恰当地调整后的状态下所获取的电流指令相位θi记为“电流指令相位θi^*”来进行区分。在经恰当地调整后的状态下获取到的电流指令相位θi^*的排列变量θi^*(n)作为表示用于使用模式的位置指令配置文件(使用模式配置文件)的转子位置指令的排列变量θcom(θ)＝θi^*(n)来使用。

在调整模式中所生成的电流指令相位θi的排列变量θi(n)存储于存储器12的情况下，结束调整模式时的排列变量θi^*(n)作为转子位置指令的排列变量θcom(n)(使用模式配置文件)来处理。在调整模式中所生成的电流指令相位θi的排列变量θi(n)不存储于存储器12、而保存在设定器4的存储装置9中时，作业人员将在经恰当地调整后的状态下获取到的电流指令相位θi^*的排列变量θi^*(n)作为使用模式配置文件(用于使用模式的转子位置指令的排列变量θcom(n))，并经由接口14写入到存储器12。

之后，作业人家操作输入装置5，将控制装置1的动作模式设定为使用模式，并结束调整。设定器4之后可以从接口14拆下。

经恰当地调整后的电流指令相位θi^*的排列变量θi^*(n)所表示的使用模式配置文件成为图4B的曲线L12所示的配置文件。

也可以将用于自动执行上述那样的调整的程序载入设定器4。图12中示出这样的自动调整程序的动作的一个示例。

若作业人员操作输入装置5来指令自动调整，则处理器8将控制装置1的动作模式设定为调整模式(步骤S1)。处理器8进一步从存储装置9读取调整模式配置文件，并经由接口14写入控制装置1的存储器12(步骤S2)。若控制装置1的存储器12中预先存储有调整模式配置文件，则可以省略该处理。

接着，处理器8对控制装置1指令定位试行运转(步骤S3)。响应于此，运算部11从存储器12读取调整模式配置文件，并执行定位试行运转。运算部11将定位试行运转中在每个控制周期中生成的转子位置θfb、转子速度ωfb和电流指令相位θi的数据经由接口14发送到设定器4。处理器8接收这些并按照时间序列存储于存储装置9(步骤S4)。其中，如上所述，电流指令相位θi的时间序列数据可以存储在控制装置1内的存储器12中，该情况下，无需将电流指令相位θi的数据送至设定器4。

处理器8判定是否进行了恰当的定位运转(步骤S5)。例如，处理器8可以判定转子位置θfb到达目标位置时的转子速度ωfb的绝对值是否在基准值以下。此外，处理器8可以判定转子速度ωfb变为零时的转子位置θfb是否在基准范围内。更具体而言，判定转子速度ωfb变为零时的转子位置θfb是否在以目标位置(例如，3.6度)为中心的±0.05度的基准范围内(3.55度≤θfb≤3.65度)。

若判定为没有进行恰当的定位运转(步骤S5：否)，则处理器8变更调整模式配置文件(步骤S6)。关于调整模式配置文件的变更，与上述手动调整的情况相同。即，变更调整模式配置文件，以使加速运转的时间幅度T11和减速运转的时间幅度T12增减。之后，处理器8使用变更后的调整模式配置文件，来执行从步骤S3起的动作。重复这样的处理直到能进行恰当的定位运转为止。

若判定为在定位试行运转中进行了恰当的定位运转(步骤S5：是)，则处理器8将该定位试行运转中所生成的电流指令相位θi^*的排列变量θi^*(n)作为使用模式配置文件(用于使用模式的转子位置指令的排列变量θcom(n))，并经由接口14写入存储器12(步骤S7)。在调整模式中电流指令相位θi的排列变量θi(n)保存在控制装置1的存储器12中的情况下，可以省略该处理。

由此，能使设定器4作为自动调整单元来发挥功能，能设为自动生成经恰当地调整后的使用模式配置文件并存储在存储器12中的状态。之后，通过将控制装置1设定为使用模式，从而能进行利用了使用模式配置文件的通常的运转。

这种进行自动调整的功能、即自动调整单元可以设置于控制装置1。即，控制装置1的调整模式可以具备执行自动调整的自动调整模式。换言之，控制装置1所执行的程序可以被设计为执行自动调整模式所进行的调整。可以由设定器4来指令执行自动调整模式所进行的调整。此外，用于指令自动调整模式所进行的自动调整的指令输入装置可以设于控制装置1。

图13是用于说明控制装置1的自动调整模式所进行的自动调整动作的一个示例的流程图。存储器12中预先存储有调整模式配置文件。若指令自动调整模式所进行的自动调整(步骤S11：是)，则运算部11从存储器12中读取自动调整模式配置文件，并执行遵循该调整模式配置文件的定位试行运转(步骤S12)。在该定位试行运转时，运算部11从转子位置检测器3获取转子位置θfb来运算转子速度ωfb，进一步运算电流指令相位θi，并基于它们来控制步进电动机2。

运算部11按照时间序列，将每个控制周期的转子位置θfb、转子速度ωfb和电流指令相位θi的数据存储在存储器12中(步骤S13)。运算部11可以与该动作并行地将每个控制周期的转子位置θfb、转子速度ωfb和电流指令相位θi的数据经由接口14发送到设定器4。

若结束定位试行运转，则运算部11判定是否进行了恰当的定位运转(步骤S14)。该判定可以与图12的步骤S5中的判定相同。

若判定为没有进行恰当的定位运转(步骤S14：否)，则运算部11变更存储器12内的调整模式配置文件(步骤S15)。关于调整模式配置文件的变更，与上述手动调整的情况以及图12的步骤S6的情况相同。之后，运算部11使用变更后的调整模式配置文件，来执行从步骤S12起的动作。重复这样的处理直到能进行恰当的定位运转为止。

若判定为在定位试行运转中进行了恰当的定位运转(步骤S14：是)，则运算部11设定该定位试行运转中所生成、且在步骤S13中被写入存储器12中的电流指令相位θi^*的排列变量θi^*(n)来作为使用模式配置文件(用于使用模式的转子位置指令的排列变量θcom(n))(步骤S16)。

由此，能使运算部11作为自动调整单元来发挥功能，能设为自动生成经恰当地调整后的使用模式配置文件并被存储在存储器12中的状态。使用模式中，运算部11能使用存储器12中所存储的该使用模式配置文件来恰当地使步进电动机2运转。

图14A、图14B和图14C示出使用模式下的定位动作的一个示例。图14A的曲线L21表示转子位置指令θcom的时间变化(即、使用模式配置文件)，曲线L22表示转子位置(实际位置)的时间变化。图14B的曲线L23表示位置偏差δθ的时间变化。图14C的曲线L24表示转子速度ωfb的时间变化。

加速期间中，转子位置指令θcom(曲线L21)指令相对于转子位置θfb(曲线L22)提前与固定值K(例如80度)对应的量后的位置，因此，产生与之对应的位置偏差δθ(曲线L23)，由此，产生大致最大的加速转矩。在接着加速期间所进行的减速期间中，转子位置指令θcom(曲线L21)指令相对于转子位置θfb(曲线L22)落后与固定值K(例如80度)对应的量后的位置，因此，产生与之对应的负的位置偏差δθ(曲线L23)，由此，产生大致最大的减速转矩。由此，转子速度ωfb(曲线L24)变换为三角形，在减速期间结束时变为零。此时，转子位置θfb为目标位置(电气角360度)。如上所述，由于摩擦负荷的影响，加速期间的时间幅度比减速期间的时间幅度要长。

减速期间结束后，位置指令θcom成为目标位置(电气角360度)，通过对目标位置进行励磁，转子在目标位置处进行位置保持。在目标位置处速度变为零的定时对目标位置进行励磁，因此，转子在目标位置停止并定位，而不会产生实质上的振动。

使用模式中，运算部11读取存储器12中所存储的转子位置指令θcom的排列变量θcom(n)(使用模式配置文件)，并按照该排列变量θcom(n)，来执行基于上述式(7a)～(11a)的控制。其中，使用模式中，优选为将用于区域A～E的判别的固定值K设为电气角90度。

使用模式配置文件、即转子位置指令θcom如上述那样，为在调整模式中经恰当地调整后的状态下的电流指令相位θi^*，因此，位置偏差δθ的绝对值成为调整模式时的固定值K(例如电气角80度)。因此，整个期间都成为开关区域E中的控制，实质上进行仅使用了式(7a)的控制。此时，成为θi＝θcom＝θi^*，调整模式下的电流相位θi^*与使用模式下的电流相位θi相一致，调整阶段下的电流得以再现。

在调整模式中将固定值K设为比电气角90度要小的值(例如电气角80度)，从而能确保位置偏差δθ不超过电气角90度(用于使用模式中的区域判定的固定值K)的状态。由此，能可靠地进行开环区域E中的运转。

如果在调整模式中将固定值K设为电气角90度的情况下，在使用阶段中转子的响应稍有延迟，则位置偏差δθ超过电气角90度，有可能进入闭环区域。闭环区域中，电流指令相位θi使用由转子位置检测器3检测出的转子位置θfb来决定，因此，受到转子位置检测器3的检测精度的影响。若要避免这样的闭环区域中的控制，即使在区域A～D也要进行开环控制，则在K＝90度的情况下，以电动机负荷角90度来进行开环控制。因此，若转子稍微产生延迟则转矩也会减少。由此，延迟可能进一步增大，并发生失调。

通过将调整模式中的固定值K设为小于电气角90度，从而能在使用模式中进行负荷角比电气角90度要小的状态下的开环控制。即，能维持开环区域E中的控制。这样的开环控制中，转矩根据转子的落后和提前而变化。例如，在固定值K的绝对值为电气角80度(即负荷角80度)的情况下，若转子在电气角中落后10度则成为负荷角90度，转矩增加1.5％。此外，若转子在电气角中提前10度则成为负荷角70度，转矩减少4.6％。因此，转矩的增减在减小转子的落后和前进的方向上作用。由此，能提高对于外部干扰的鲁棒性。

如上所述，根据本实施方式，控制装置1以微步进驱动来控制步进电动机2，因此，能进行实质上始终使用最大转矩(最大转矩或接近最大转矩的转矩)的加速运转和减速运转。由此，能实现转矩利用效率较高的控制装置1。控制装置1在调整模式和使用模式中，能利用微步进驱动来使步进电动机2运转。

调整模式中，通过使用转子位置检测器3的检测值的闭环控制，来执行步进电动机2的绕组电流控制。此时，作为用于基于微步进驱动的加速运转和减速运转的控制数据，生成电流指令相位θi，并按照该电流指令相位θi来进行加速运转和减速运转。此外，该电流指令相位θi存储在存储器12及/或设定器4的存储装置9中。

调整模式中，利用加速运转和减速运转使转子朝向目标位置移动，并调整进行加速运转的加速期间和进行减速运转的减速期间的时间幅度T11、T12，以使得目标位置处的转子速度变为零。由此，能使将转子移动到目标位置的动作最优化。调整对象的参数仅为加速期间和减速期间的时间幅度T11、T12，因此能比较容易地进行调整。如上所述，该调整可以手动或自动进行。该调整完成的状态下的电流指令相位θi^*的数据(排列变量θi^*(n))作为使用模式中所应用的控制数据即转子位置指令θcom的数据(排列变量θcom(n)：使用模式配置文件)来使用。

此外，调整模式中所生成的电流指令相位θi包含用于位置保持控制的指令，该位置保持控制对步进电动机2的绕组电流进行控制，以使得在减速运转后目标位置成为励磁稳定点。因此，通过使用在调整完成的状态下得到的电流指令相位θi^*的数据(排列变量θi^*(n))来形成使用模式配置文件，从而使用模式配置文件也包含用于位置保持控制的转子位置指令θcom(排列变量θcom(n))。

使用模式中，通过遵循使用模式配置文件的转子位置指令θcom的开环控制，来执行再现调整模式中的步进电动机2的绕组电流的绕组电流控制，由此能达成最佳的加速运转、减速运转和位置保持运转。因此，能够以几乎最大的转矩进行加速运转和减速运转来使转子移动到目标位置，能对转子进行定位，而不在目标位置产生实质的振动。由此，能实现最快的移动和定位动作。此外，开环控制中，并不使用转子位置检测值，因此，不受到转子位置检测器3的检测精度的影响。因此，如上所述，无需具备高精度的转子位置检测器3。

此外，本实施方式中，如上所述，在调整模式中的闭环控制中进行控制，以使得步进电动机2的绕组电流的相位θi成为对转子位置检测器3的检测值θfb加上规定值±K和转子速度ωfb的函数F(ωfb)后的相位θi＝θfb±K+F(ωfb)。此时，将规定值±K的绝对值设为相当于电气角中60度以上(优选为70度以上，更优选为80度以上)的值。由此，如上所述，能进行基于大致最大转矩的加速运转和减速运转，调整也变得容易，并且能实现对于外部干扰具有鲁棒性的控制系统。

以上，说明了本发明的一个实施方式，但本发明也能以其它方式来实施。

例如，上述实施方式中，进行了以位置指令为输入来控制转子位置的位置控制，但也可以使用以速度指令为输入来控制转子速度的速度控制、以加速度指令为输入来控制转子加速度的加速度控制、以转矩指令(电流指令)为输入来控制产生转矩(绕组电流)的转矩控制、以电压指令为输入来控制施加到绕组的电压的电压控制等其它控制方式。此外，可以组合这些控制方式的任意2个以上。

根据控制方式，在调整模式中保存表示位置指令的数据(上述实施方式的指令相位θi)、表示速度指令的数据(相当于指令相位θi的微分值)、表示加速度指令的数据(相当于指令相位θi的二阶微分值)、表示转矩指令的数据(相当于电动机绕组电流指令Iacom、Ibcom)、表示电压指令(施加于绕组的电压的指令)的数据等。然后，使用该保存的数据来形成使用模式配置文件。

此外，所述实施方式中直接使用调整模式中经恰当地调整后的状态下所收集到的电流指令相位θi^*来形成使用模式配置文件，但也可以根据需要，对电流指令相位θi^*实施恰当的校正来形成使用模式配置文件。

此外，调整模式中，可以收集转子位置θfb的数据，并将经恰当地调整后的状态下所收集到的转子位置θfb的数据作为形成使用模式配置文件的控制数据来使用。该情况下，在使用模式中，在加速期间对控制数据加上固定值+K来求出转子位置指令θcom。此外，在减速期间中对控制数据加上固定值-K来求出转子位置指令θcom。然后，使用该转子位置指令θcom来执行基于开环控制的微步进驱动即可。

对本发明的实施方式进行了详细说明，但这些只不过是为了使本发明的技术内容明确而使用的具体示例，本发明不应解释为受到这些具体示例的限制，本发明的范围仅由所附的权利要求书来限定。

本申请基于2020年3月30日提出的日本专利申请2020-60887号主张优先权，并将该申请的所有内容援引入本申请。

标号说明

1 控制装置

2 步进电动机

3 转子位置检测器

4 设定器

11 运算部

12 存储器

13 电流控制部

14 接口。

Claims (9)

1.一种步进电动机的控制装置，

利用微步进驱动来控制具备转子位置检测器的步进电动机，所述步进电动机的控制装置的特征在于，

具有包含调整模式和使用模式在内的多个动作模式，

在所述调整模式中，生成用于基于所述转子位置检测器的检测值来控制所述步进电动机的绕组电流的闭环控制的控制数据，并按照所述控制数据来使所述步进电动机加速运转和减速运转，

在所述使用模式中，利用基于所述调整模式中所生成的所述控制数据来控制所述步进电动机的绕组电流的开环控制，来再现所述调整模式中的绕组电流，并使所述步进电动机加速运转和减速运转。

2.如权利要求1所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

在所述调整模式中的所述闭环控制中，生成所述控制数据，以使得所述步进电动机的绕组电流的相位θi成为对所述转子位置检测器的检测值θfb加上规定值±K(其中，K是常数，在所述加速运转和所述减速运转的一方中附加正符号，在所述加速运算和所述减速运转的另一方中附加负符号)和转子速度ωfb的函数F(ωfb)后的相位θi＝θfb±K+F(ωfb)。

3.如权利要求2所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

所述规定值±K的绝对值为相当于电气角中小于90度的值。

4.如权利要求3所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

所述规定值±K的绝对值为相当于电气角中60度以上的值。

5.如权利要求1至4中任一项所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

在所述调整模式中，利用所述加速运转和所述减速运转使转子朝向目标位置移动，调整进行所述加速运转的加速期间和进行所述减速运转的减速期间的时间幅度，以使得所述目标位置处的转子速度变为零，并基于该调整完成的状态下的所述控制数据，来执行所述使用模式中的所述加速运转和所述减速运转。

6.如权利要求5所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

还包含自动调整单元，该自动调整单元在所述调整模式中，利用所述加速运转和所述减速运转使转子朝向目标位置移动，并自动调整进行所述加速运转的加速期间和进行所述减速运转的减速期间的时间幅度，以使得所述目标位置处的转子速度变为零。

7.如权利要求5或6所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

所述调整模式中所生成的控制数据包含用于位置保持控制的控制数据，该位置保持控制对所述步进电动机的绕组电流进行控制，以使得在所述减速运转后所述目标位置成为励磁稳定点，并且在所述调整模式中，按照所述控制数据来进行将所述转子的位置保持在所述目标位置的位置保持运转，

在所述使用模式中，在所述减速运转之后，基于所述调整模式中的用于所述位置保持控制的控制数据来再现所述步进电动机的绕组电流，由此来进行将所述转子的位置保持在所述目标位置的位置保持运转。

8.如权利要求1至7中任一项所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

所述控制数据表示转子位置、位置指令、电流指令和电压指令中的至少一个。

9.如权利要求1至8中任一项所述的步进电动机的控制装置，其特征在于，

所述使用模式中的所述开环控制包含不使用所述转子位置检测器的检测值而进行的所述步进电动机的绕组电流控制。

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