CN1214570A - 一种步进电机输出角位移的连续跟踪控制技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步进电机转子输出角位移的一种连续控制的方法,该方法在一个步周期内通过控制与输入角位移相临的两个步进角所对应的相序通电时间长短实现对步进电机输出角位移的连续控制。步进电机的连续跟踪控制物理上由计算机(或单片机)的跟踪算法实现,该算法在每一个步进周期读入步进电机的控制信号并与步进电机实际的位置比较,若它们之间的差值大于一个步进角,则控制步进电机向前或向后步进一个步距角,否则按上述方法通过控制步进电机相临相序通电时间的长短实现对信号的连续跟踪。

Description

一种步进电机输出角位移的连续跟踪控制技术

现有的步进电机按照步进的方式工作，在一个步进周期内通过给某一个相或某几个相持续通电使步进电机旋转一个步距角Δθ，如此按一定的相序控制每一相的通电或断电，使步进电机沿某一方向旋转。步进电机的步进角Δθ由步进电机的结构和工作过程中每相通电和断电的方式所决定，一般为某一固定的值而不能连续改变，因此步进电机输出的角位移只能是步距角Δθ的整数倍的离散值，而不能输出连续的角位移。采用细分的控制方式虽然可以使步进角Δθ很小从而提高输出的角位移的控制精度。但是仍未能达到对输出角位移的连续控制，而且现有的对步进电机的细分是通过控制相电流的大小实现的，硬件电路较为复杂。

本发明提出了一种控制步进电机角位移连续输出的跟踪控制方法，该方法为在一个步进周期内通过控制两个相邻的步进相序通电时间的长短，使得步进电机转子输出的角位移在这两个通电相序所对两个角位移之间连续可控。该方法通过单片机或计算机的一种跟踪控制算法实现，其基本控制思想由图1加以说明，图1中1为步进电机所要跟踪的连续角位移信号；2为采样周期T；3为在第i个步进周期(采样周期)的采样值θ(iT)，该值可表示为θ(iT)=ΔθN+α(N为θ(iT)与Δθ的商，α为余数)。若θ(iT)与步进电机实际停留的位置大于一个步距角，则控制步进电机向前或向后运行一步；否则将一个步进周期分为两个时间段T₁和T₂，对应图中的4和5，在T₁和T₂的时间段内先后分别对ΔθN与Δθ(N+1)的角位移所对应的步进电机相序通电。T₁和T₂的长短满足公式 $\frac{T_2}{T_1}=\tan \frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\Δ\θ}}$ 或与之相近的规律。通过这种方式便可以实现控制步进电机的转子的角度对输入的角位移信号的实现连续跟踪。图2为步进电机转子对输入的正弦角位移的连续跟踪的结果。

Claims (3)

1．通过控制两个相邻的步进电机的相序通电时间的长短，对步进电机的输出角位移实现连续控制。

2．在某一个采样周期内所要控制的步进电机输出角位移θ可表示为θ=ΔθN+α，在ΔθN与Δθ(N+1)所对应的步进电机相序通电时间T₁,T₂满足关系式 $\frac{T_2}{T_1}=\tan \frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\Δ\θ}}$ 或与之相近的规律。

3．通过每个周期读入采样信号将其与步进电机实际位置比较，如果它们之间的差值大于一个步进角，则步进电机向前或向后步进一个步距，若小于一个步距，则按控制步进电机的两个相邻相序先后通电，实现对输入角位移实时连续跟踪控制。