SU1647842A1 - Способ управлени шаговым двигателем - Google Patents

Description

1

(21)4694447/07 (22) 23.05.89 (46)07,05.91. Бюл. № 17

(71)Томский институт автоматизированных систем управлени  и радиоэлектроники

(72)В.Г.Букреев, В.С.Титов и С.К.Соснин (53)621.313.525(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР Ns 1417162, кл. Н 02 Р 8/00, 1987.

Соколов М.М. и Рубцов В.П. Дискретный электропривод механизмов электротермических установок.- М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 36-39.

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

(57) Изобретение относитс  к электротехни-. ке и может быть использовано в электроприводах с- шаговыми и синхронными двигател ми. Цель изобретени  - повышение устойчивости вращени  шагового двигател . Способ состоит в задании изменени  тока фазы по синусоидальному закону, причем амплитуду синусоиды вначале устанавливают максимальной, а при достижении током фазы величины ограничени  она ступенчато уменьшаетс , пока не станет ниже величины ограничени . 4 ил.

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе с электрическим дроблением шага.

Цель изобретени  состоит в повышении устойчивости вращени .

Рассмотрим способ при посто нной частоте формировани  задающего сигнала тока в фазах шагового электродвигател , поступающего на входширотно-импульсно- го модул тора (ШИМ). При этом напр жение на фазах двигател  имеет вид импульсных последовательностей посто нной амплитуды , где частота импульсов определ етс  частотой ШИМ, а длительность - амплитудой задающего сигнала. В режиме поочередного формировани  таких последовательностей в фазах двигател  частота вращени  вала определ етс  частотой задающего сигнала .

При пуске двигател  из неподвижного состо ни  задающий сигнал тока в одной из фаз формируетс  с максимально возможным задающим значением (рассчитанным,

4

например, из услови  предельного ускорени ). При достижении текущего значени  тока в фазе двигател  значени  заданного токоограничени  формируетс  импульс переключени  амплитуды задающего сигнала тока. В соответствии с этим уменьшаетс  значение длительности импульса широтко- импульсного сигнала. Закон изменени  амплитуды задающего сигнала может быть выбран пропорциональным, экспоненциальным и т.д. (в зависимости от задач управлени  электроприводом, где используетс  шаговый электродвигатель). При этом дискретность задающего сигнала выбираетс  из услови  минимума амплитуды колебаний момента двигател  при переключении задающего сигнала с одного уровн  на другой. Наименьшее значение задающего сигнала определ етс  из услови  непрерывности тока в фазах электродвигател  при импульсном регулировании напр жени  питани .

Таким образом, в каждой фазе шагового электродвигател  формируетс  ток, максимальное значение которого приближено к

Ј

О 4 х|

00

Ю

заданному значению токоограничени , что обеспечивает нар ду с малым временем переходного процесса поддержание заданной формы тока в фазах двигател . Это приводит к более устойчивому запуску дви- гател  из неподвижного состо ни  и шает устойчивость вращени  вала двигател  при номинальной нагрузке. Кроме того, предлагаемый способ позвол ет формировать необходимую токовую .диаг- рамму в первоначальный момент дл  преодолени , например,сил потокосцеплени , создаваемых полюсами ротора с посто нными магнитами.

Способ может быть реализован про- граммно или, в данном случае, на основе аппаратных средств,

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - структурна  схема логического бло- ка; на фмг.З - структурна  схема счетчика импульсов; на фиг,4 - временные диаграммы , иллюстрирующие формирование тока в фазе двигател .

Устройство, подключенное к шаговому электродвигателю 1, содержит последовательно соединенные генератор 2 импульсов , первый счетчик 3 импульсов, первое посто нное запоминающее устройство (ПЗУ) 4, умножитель 5, преобразователь 6 код - интервал, логический блок 7, выходы которого подключены к входам усилител  8 мощности, выход датчика 9 тока фаз электродвигател  1 через компаратор 10, формирователь 11, второй счетчик 12, второе посто нное запоминающее устройство 13 подключен к другому входу умножител  5, выходы генератора 2 импульсов подключены к синхронизирующим входам преобразовател  6 ,код - интервал, логического блока 7, счетчика 12 импульсов.

Логический блок 7 (фиг.2) содержит делитель 14 частоты, две схемы из IK-тригге- ров 15 и 16 логических схем ИЛИ 17, 18 и И 19, 20 с перекрестными св з ми, схему НЕ 21 м 4 группы последовательно соединенных схем И 22-29, С-входы IK-триггеров 15 и 16 соединены с выходом делител  14 частоты , вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов, первые входы логических схем И 23, 25, 27 и 28, выходы которых  вл ютс  выходами логического блока 7, объединены и подключены к выходу преобразовател  6 код - интервал.

Счетчик 12 импульсов (фиг.З) содержит последовательно соединенные делитель 30 частоты, логическую схему ИЛИ 31, счетчик 32, выход которого  вл етс  выходом счетчика 12, другой вход схемы ИЛИ 31 соединен с выходом формировател  импульсов

на логической схеме И-НЕ 33 и RC-цепи, суммирующий вход счетчика 32 соединен с выходом формировател  11, а вход делител  30 частоты - с выходом генератора 2.

На фиг.4 обозначены диаграммы тока 34 в фазах шагового двигател , импульсов 35 напр жени  с выхода формировател  11, импульсов 36 напр жени  с выхода делител  30.

Устройство работает следующим образом .

В начальный момент времени (при включении источника питани  устройства) счетчики 3 и 12 устанавливаютс  в исходное состо ние и на адресных входах ПЗУ 4 и 13 устанавливаетс  начальный адрес. При поступлении импульсов с выхода генератора 2 на вход счетчика 3 на выходе ПЗУ 4 измен етс  нормированное значение кода в соответствии с формой сигнала (например, синусоидальной), записанной в ПЗУ 4. После умножени  умножителем 5 нормированных значений синусоидального сигнала на величину кода, считываемого из ПЗУ 13, на вход преобразовател  6 код - интервал поступает задающий сигнал синусоидальной формы с максимально возможной амплитудой . Таким образом, на вход логического блока 8 поступает последовательность импульсов , длительность которых модулирова- на по синусоидальному закону. 8 соответствии с сигналами тактовой частоты, поступающими с выхода генератора 2 (фиг.1) на С-входы IK-триггеров 15 и 16 логического блока 7 (фиг.2), кольцева  пересчетна  схема на элементах 15-20 формирует последовательности импульсов в виде меандра (однофазное управление шаговым электродвигателем), поступающие на первые входы логических схем 23, 25, 27 и 29,

После по влени  сигнала Пуск, равного логической 1 (фиг.2), широтно-модули- рованный сигнал поступает через одну из логических схем 23, 25, 27 и 29 на вход усилител  8 мощности. В одной из фаз шагового двигател  1 по вл етс  ток 34 (фиг.4), который нарастает по определенной характеристике задающего сигнала. При достижении током допустимого значени  0гр на выходе формировател  11 формируетс  импульс 35 напр жени  (фиг.4), который измен ет состо ние счетчика 12. Новоезначение кода на его выходе определ ет меньшее значение кода на выходе ПЗУ 13.

Ток 34 (фиг.4) фазы двигател  1 спадает до пересечени  со следующей характеристикой задающего сигнала. Далее весь процесс повтор етс  до момента, при котором амплитудное значение задающего сигнала

становитс  меньше допустимого тока I0rp. По окончании процесса протекани  тока в фазе двигател  делителем 30 частоты (фиг.З) формируетс  импульс 36 напр жени  (фиг.4), который через схему ИЛИ 31 поступает на С-вход счетчика 32 (фиг.З), устанавлива  его тем самым в начальное состо ние. При поступлении импульса управлени  от логического блока 7 черзз усилитель 8 мощности на следующую фазу двигател  1 описанный выше процесс формировани  тока повтор етс ,

Максимальна  скорость нарастани  тока с начале и изменение тока по синусоидальному загону повышают устойчивость вращени .

от.

Фаг 2.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  шаговым двигателем , состо щий в том, что задают изменение тока в фазе двигател  по синусоидальному закону, измер ют ток в фазе, сравнивают мз- меренное значение тока с заданным.и по результатам сравнени  измен ют скчаж- ность импульсов напр жени  на фазе, отличающийс  тем, что, с целью повышени  устойчивости вращени  при изменении момента нагрузки, перед пуском двигател  устанавливают максимальное значение амплитуды синусоиды задани  тока и задание ограничени  этой амплитудь1 при установившемс  режиме, а при превышении током фазы задани  ограничени  ступенчато уменьшают амплитуду.

   j..

   смг.2 .

   Фиг 3 отп

   3455

   3/5

   0X2 4