SU736333A1 - Device for control of stepping motor - Google Patents
Device for control of stepping motor Download PDFInfo
- Publication number
- SU736333A1 SU736333A1 SU772469508A SU2469508A SU736333A1 SU 736333 A1 SU736333 A1 SU 736333A1 SU 772469508 A SU772469508 A SU 772469508A SU 2469508 A SU2469508 A SU 2469508A SU 736333 A1 SU736333 A1 SU 736333A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- signal
- input
- motor
- phase
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к автоматизированным электроприводам и может быть использовано в научных приборах, оптико-механических устройствах совмещения изображений, станках и установках.The invention relates to automated electric drives and can be used in scientific instruments, optical-mechanical image-combining devices, machines and plants.
Известны устройства для управления 5 шаговыми электродвигателями, в которых для повышения помехозащищенности разомкнутого шагового привода используются датчики обратной связи по положению, что )0 исключает накопление ошибки, характерной для разомкнутых систем с шаговыми двигателями £1]. В таких устройствах, работающих по сигналам отклонения от заданного положения, используются обыч— но стандартные датчики с непрерывным выходным сигналом.Known devices for controlling 5 stepper motors, in which to increase the noise immunity of an open stepper drive, position feedback sensors are used that ) 0 eliminates the accumulation of error typical for open systems with stepper motors £ 1]. In such devices that operate by signals from deviations from a given position, standard sensors with a continuous output signal are used.
Задающий сигнал также является непрерывным, а сигнал рассогласования προобразуется в переменную (для пропорциональных систем) или фиксированную (для релейных систем) частоту импульсов, которая с учетом знака рассогласования отрабатывается разомкнутым шаговым приводом.The master signal is also continuous, and the mismatch signal προ is formed into a variable (for proportional systems) or fixed (for relay systems) pulse frequency, which, taking into account the mismatch sign, is processed by an open step drive.
Однако введение обратной связи по положению не приводит к улучшению характеристик устройств, в частности точностных, которые зависят только от примененного разомкнутого шагового привода.However, the introduction of position feedback does not lead to an improvement in the characteristics of devices, in particular precision devices, which depend only on the applied open stepper drive.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному устройству является система с шаговым электродвигателем [2J, вал которого связан с сравнивающим элементом, сигнал рассогласования с которого после усиления фазочувствительным усилителем наступает на пороговое устройство. Если сигнал рассогласования превышает заданную величину порогового сигнала, то ключевое устройство открывается и разрешает поступление импульсов от импульсного генератора на схему управления шаговым электродвигателем, состоящую их распределителя импульсов и усилителей мощности. Команда о направлении крашения подается яа схему управления с Фазочувствите/гьноThe closest in technical essence and the achieved result to this device is a system with a stepper motor [2J, the shaft of which is connected to the comparing element, the mismatch signal from which, after amplification by a phase-sensitive amplifier, steps on the threshold device. If the mismatch signal exceeds a predetermined threshold signal, the key device opens and allows pulses from the pulse generator to enter the stepper motor control circuit consisting of a pulse distributor and power amplifiers. A command about the direction of dyeing is given to the control circuit with phase-sensing /
736583 го усилителя в зависимости от знака сигнала рассогласования.736583 th amplifier depending on the sign of the error signal.
Однако в указанной системе точность слежения и позиционирования определяется ценой шага разомкнутого шагового электропривода, а введение датчика обратной связи не позволяет ее улучшить.However, in this system, the accuracy of tracking and positioning is determined by the step price of an open stepper electric drive, and the introduction of a feedback sensor does not allow it to be improved.
Нель изобретения - повышение точности слежения и позиционирования устройства.Nel invention - improving the accuracy of tracking and positioning of the device.
Это достигается тем, что в устройст- j во управления шаговым электродвигателем, содержащее усилители мощности, питающие фазы двигателя, распределитель импульсов, пороговое устройство, ключевое устройство, генератор импульсов, , фазочувствительный усилитель и сравнивающий элемент, введены восемь аналоговых ключей, два инвертора и два функциональных преобразователя, соединенные своими входами с выходом фазочувстви- ? тельного усилителя.This is achieved by the fact that in the device for controlling the stepper motor, comprising power amplifiers, supplying the motor phases, a pulse distributor, a threshold device, a key device, a pulse generator,, a phase-sensitive amplifier and a comparing element, eight analog switches, two inverters and two functional converters connected by their inputs to the phase-sensing output- ? amplifier.
Выход одного функционального преобразователя связан с входом первого инвертора и аналоговыми входами первого π шестого ключа, а выход другого преоб- ? рнзоЕптеля - с входом второго инвертора и аналоговыми входами четвертого и пятого ключей. Выход первого инвертора подсоединен к аналоговым входам третьего и восьмого ключей, выход второго · инвертора - к аналоговым входам второго и седьмого ключей. Выходы первого, второго, третьего и четвертого аналоговых ключей соединены с входом одного из усилителей мощности, а выходы ключей . е пятого по восьмой - с входом другого усилителя мощности.The output of one functional converter is connected to the input of the first inverter and the analog inputs of the first π of the sixth key, and the output of another pre? rnzoEptel - with the input of the second inverter and the analog inputs of the fourth and fifth keys. The output of the first inverter is connected to the analog inputs of the third and eighth keys, the output of the second · inverter is connected to the analog inputs of the second and seventh keys. The outputs of the first, second, third and fourth analog keys are connected to the input of one of the power amplifiers, and the outputs of the keys. e fifth through eighth - with the input of another power amplifier.
Четыре выхода распределителя импульсов связаны соответственно с управляющими входами первого и пятого, второго 4| и шестого, третьего и седьмого, четвертого и восьмого аналоговых ключей Такое выполнение устройства позволяет за счет изменения токов в фазах двигателя в функции рассогласования плавно изме- 4 нять пространственное положение характеристики электромагнитного момента шагового двигателя, вследствие чего излучают высокую точность слежения и позиционирования, определяемую датчиком 5( положения, а не.ценой шага двигателя.Four outputs of the pulse distributor are connected respectively to the control inputs of the first and fifth, second 4 | and sixth, third, seventh, eighth, and fourth analog switches This arrangement enables due to changes in the currents in the motor phases in the error function smoothly change the spatial position 4 nyat electromagnetic torque characteristics of the stepper motor, thereby emit high precision tracking and ranking defined sensor 5 ( position, not the price of the step of the engine.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства применительно к четырехтактному шаговому двигателю^ на фиг. 2 - а, б, в, г, д - примерный вид 5 характеристик вход-выход фазочувствитель/ кого усилителя и функциональных преобразователей, на фиг. 2е - векторная диаграмма токов в фазах.In FIG. 1 is a functional diagram of the device as applied to a four-stroke stepper motor ^ in FIG. 2 - a, b, c, d, d is an exemplary view of 5 characteristics of the input-output of the phase-sensing amplifier / amplifier and functional converters, in FIG. 2e is a vector diagram of currents in phases.
Устройство содержит двухфазный шаговый электродвигатель 1, вал которого связан с сравнивающим элементом 2, выход которого подключен к входам порогового устройства 3 и фазочувствитеяьного усилителя 4, подсоединенного своим выходом к входам функциональных преобразователей 5 и 6. Второй выход фазочувствительного усилителя· 4, по которому О передается сигнал о знаке рассогласования, соединен с входом выбора направления вращения распределителя импульсов 7, управляющий вход которого связан с вых<7 дом ключевого устройства 8, соединенно5 го одним входом с выходом генератора импульсов 9, а другим - с выходом порогового устройства 3, Выход функционального преобразователя 5 связан с вхо. дом инвертора 10 и аналоговыми входа0 ми ключей 11 и 12, выход преобразователя 6 - с входом инвертора 13 и аналоговыми входами к/почей 14 и 15, выход инвертора 10 — с аналоговыми входами ключей 16 и 17, а выход инвертора 11 5 с аналоговыми входами ключей 18 и 19.The device contains a two-phase stepper motor 1, the shaft of which is connected to the comparing element 2, the output of which is connected to the inputs of the threshold device 3 and the phase-sensitive amplifier 4, connected by its output to the inputs of the functional converters 5 and 6. The second output of the phase-sensitive amplifier · 4, through which O is transmitted the signal of the mismatch sign is connected to the input of the choice of the direction of rotation of the pulse distributor 7, the control input of which is connected to the output <7 of the house of the key device 8, connected 5 input to an output of the pulse generator 9 and the other - with the output of the threshold device 3, the output of the functional converter 5 is connected with WMO. inverter house 10 and analog inputs 0 of keys 11 and 12, converter 6 output with inverter 13 input and analog inputs 14/15, inverter 10 output with analog key inputs 16 and 17, and inverter 11 5 output with analog inputs keys 18 and 19.
Выходы аналоговых ключей 11, 14, 16, 18 соединены с входом усилитель мощности 20, к выходу которого подсоединена фаза 21 шагового двигателя, а выходы 9 аналоговых ключей 12, 15, 17, 1.9 - с входом усилителя 22. к выходу которого подсоединена фаза 23 двигателя. Выходы.The outputs of the analog keys 11, 14, 16, 18 are connected to the input of the power amplifier 20, the output of which is connected to the phase 21 of the stepper motor, and the outputs 9 of the analog keys 12, 15, 17, 1.9 are connected to the input of the amplifier 22. to the output of which is connected phase 23 engine. Exits.
распределителя импульсов 7 связаны соответственно с управляющими входами 5 аналоговых ключей 11 и 15, 12 и 18, и 19, 14 и 17.pulse distributor 7 are connected respectively to the control inputs 5 of the analog keys 11 and 15, 12 and 18, and 19, 14 and 17.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Вал шагового электродвигателя находится в таком положении Θ , что сигнал рассогласования 8 на. выходе сравнивающего элемента 2 равен нулю. Сигналы на выходах усилителя 4 и порогового устройства 3 отсутствуют и распределитель 5 импульсов 7 находится в таком состоя-..The shaft of the stepper motor is in such a position Θ that the error signal 8 on. the output of the comparing element 2 is zero. There are no signals at the outputs of amplifier 4 and threshold device 3, and pulse distributor 5 is in this state ..
нии, что потенциал на одном из его выходов открывает аналоговые ключи 11 и 15.The fact that the potential at one of its outputs opens analog keys 11 and 15.
В этом случае сигналы с выходов функциональных преобразователей 5 и 6 поступают на входы усилителей мощности 20 и 22 соответственно. Примерный вид характеристик вход-выход функциональ- ных преобразователей и фазочувствительного усилителя 4 приведен на фиг. 2. Усилитель 4 обеспечивает линейную характеристику в пределах заданной зоны, ширина которой по выходному сигналу Λ совпадает с шагом сА двигателя, а за ее пределами имеет место ограничение (коэффициент усиления К равен нулю). Эта характеристика изображена на фиг. 2а.In this case, the signals from the outputs of the functional converters 5 and 6 are fed to the inputs of the power amplifiers 20 and 22, respectively. An exemplary view of the input-output characteristics of the functional converters and the phase-sensitive amplifier 4 is shown in FIG. 2. Amplifier 4 provides a linear characteristic within a given zone, the width of which, according to the output signal Λ, coincides with the step cA of the motor, and outside it there is a limitation (gain K is zero). This characteristic is depicted in FIG. 2a.
При открытых аналоговых ключах 11 5 и 15 сигнал Л, поступающий с выхода усилителя 4 на функциональные преобразователи 5 и 6 и преобразуемый в соответствии с функциональными зависимостями, приведенными на фиг. 26, попадает to на входы усилителей мощности 20 и 22, обеспечивая протекание в фазах двигателя требуемых токов и . Так как в исходном состоянии сигнал рассогласования it =0, то в соответствии с фиг. 26 15 ток -О, а ток ( маскимален. Результирующий вектор токов совпадает с вектором тока 1& и располагается в центре первого квадранта, отмеченного римской цифрой 1 на фиг. 2е. Из векторной диаг- 20 раммы на фиг. 2е видно, что в случае, когда двигатель имеет синусоидальное распределение в воздушном зазоре поля статора и ротора, плавное перемещение результирующего вектора магнитного по- 25 ля статора и, следовательно, перемещение ротора шагового двигателя, пропордиональное сигналу рассогласования £ , можно обеспечить, если токи в фазах изменяются по синусоидальному и косинусоидальному 30 законам. Такое изменение токов обеспечивается в пределах квадранта 1 за счет характеристик преобразователей 5 и 6 (фиг. 26).With the analog keys 11 5 and 15 open, the signal A coming from the output of the amplifier 4 to the functional converters 5 and 6 and converted in accordance with the functional dependences shown in FIG. 26, gets to at the inputs of power amplifiers 20 and 22, ensuring the required currents flow in the motor phases. Since the mismatch signal it = 0 in the initial state, in accordance with FIG. 26 15 the current is -O, and the current (maskable. The resulting current vector coincides with the current vector 1 & and is located in the center of the first quadrant marked with the Roman numeral 1 in Fig. 2f. From the vector diagram 20 in Fig. 2e it is seen that in the case when the motor has a sinusoidal distribution in the air gap of the stator and rotor fields, smooth movement of the resulting magnetic field vector of the stator 25 and, therefore, the movement of the stepper motor rotor proportional to the mismatch signal £, can be ensured if the currents in the phases vary with Sinusoidal and 30 cosine law. Such a change in the currents provided within quadrants 1 due to the characteristics of the transducers 5 and 6 (FIG. 26).
Если распределение магнитных попей 35 отличается от синусоидального, то шаговый двигатель можно прокалибровать и в соответствии с полученными результатами определить вид характеристик вход-выход функциональных преобразователей 5 и 6. 40If the distribution of magnetic popeys 35 differs from the sinusoidal one, then the stepper motor can be calibrated and, in accordance with the results obtained, determine the type of input-output characteristics of the functional converters 5 and 6. 40
При возникновении сигнала рассогласования 6 , меньшего по модулю, чем поло винаширинызоны нечувствительного порогового устройства 3, равной сА, засчетизмене- 45 ния, например, сигнала задающего воздейст вия результирующий вектор токов поворачивается. на соответствующий электрический угол из-за величины изменения токов *А' и *&' что ПРИБОДИ'Г к повороту вала 50 двигателя и уменьшению сигнала рассогласования .£. После окончания переходного процесса вал двигателя занимает новое положение, определяемое сигналом задающего воздействия 0^,0 точностью до 55 статической ошибки системы. Очевидно, что введение^ в систему астатизма, эта ошибка уменьшается. Если сигнал рассогласования превышает величину <Х/2 , то сигнал с выхода порогового устройства 3 открывает ключевое устройство 8 для подачи импульсов от генератора 9 на вход распределителя импульсов 7. Команда выбора направления ' подается на распределитель импульсов в зависимости от знака сигнала рассогласования.When a mismatch signal 6 occurs, which is smaller in magnitude than the half-width of the zone of the insensitive threshold device 3, equal to cA, counting 45, for example, the signal of the setting action, the resulting current vector is rotated. by the corresponding electric angle due to the magnitude of the changes in the currents * A ' and * &' that P R IDOD ' G to turn the motor shaft 50 and reduce the error signal. £. After the end of the transition process, the motor shaft takes up a new position, determined by the setpoint signal 0 ^, 0 with an accuracy of up to 55 system static errors. Obviously, the introduction of ^ into the system of astatism, this error decreases. If the error signal exceeds the value <X / 2, the signal from the output of the threshold device 3 opens the key device 8 for supplying pulses from the generator 9 to the input of the pulse distributor 7. The direction selection command 'is sent to the pulse distributor depending on the sign of the error signal.
Таким образом, большие рассогласования отрабатываются двигателем в шаговом режиме, а малые - за счет изменения величин фазных токов в функции сигнала рассогласования. Из графиков на фиг. 2а, б, в, г, д видно, что при больших рассогласованиях токи в обмотках двигателя по модулю равны 0.707j m и при коммутации аналоговых ключей по сигналам распределителя импульсов изменяются только по знаку, обеспечивая парную четырехтактную коммутацию шагового двигателя.Thus, large mismatches are worked out by the engine in a stepped mode, and small mismatches due to changes in the phase currents as a function of the mismatch signal. From the graphs in FIG. 2a, b, c, d, d, d shows that with large discrepancies, the currents in the motor windings are equal in absolute value to 0.707j m and when switching analog keys according to the signals of the pulse distributor, they change only in sign, providing pair four-stroke switching of the stepper motor.
По графикам фиг. 2 можно проследить по каким законам изменяются токи в фазах двигателя в зависимости от того, в каком квадранте располагается в данный момент результатирующий вектор фазных токов и . Так, для Ш квадранта по сигналу от распределителя импульсов открыты аналоговые ключи 16 и 19, и на вход усилителя мощности 20 фазы А поступает через инвертор 10 сигнал от функционального преобразователя 5, а на вход усилителя мощности 22 фазы Б-сигнал от преобразователя 6 через инвертор 13. Токи в фазах в функции сигнала на выходе усилителя 4 изменяются в соответствии с зависимостями на фиг. 2 г.According to the graphs of FIG. 2, it is possible to trace by what laws the currents in the phases of the motor change, depending on which quadrant the resulting vector of phase currents and is located at the moment. So, for the III quadrant, according to the signal from the pulse distributor, analog keys 16 and 19 are open, and the signal from the functional converter 5 is fed through the inverter 10 to the input of the power amplifier 20 of the phase A, and the B-signal from the converter 6 through the inverter to the input of the power amplifier of the 22 phase 13. The currents in phases as a function of the signal at the output of amplifier 4 vary in accordance with the dependences in FIG. 2 g
Используемый шаговый двигатель может иметь другое число тактов коммутации и фаз, а также расщепленные фазы. В этом случае соответственно изменяют число функциональных преобразователей, аналоговых ключей и усилителей мощности.The stepper motor used may have a different number of switching cycles and phases, as well as split phases. In this case, the number of functional converters, analog switches and power amplifiers is accordingly changed.
Предлагаемое устройство при помощи введения функциональных преобразователей, инверторов и аналоговых ключей обеспечивает изменение фазных токов шагового электродвигателя в функции сигнала рассогласования и повышает точность слежения и позиционирования автоматической системы с шаговым двигателем.The proposed device by introducing functional converters, inverters and analog switches provides a change in the phase currents of the stepper motor as a mismatch signal and improves the accuracy of tracking and positioning of an automatic system with a stepper motor.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU772469508A SU736333A1 (en) | 1977-04-01 | 1977-04-01 | Device for control of stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU772469508A SU736333A1 (en) | 1977-04-01 | 1977-04-01 | Device for control of stepping motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU736333A1 true SU736333A1 (en) | 1980-05-25 |
Family
ID=20702281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU772469508A SU736333A1 (en) | 1977-04-01 | 1977-04-01 | Device for control of stepping motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU736333A1 (en) |
-
1977
- 1977-04-01 SU SU772469508A patent/SU736333A1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Benchaib et al. | Sliding mode input-output linearization and field orientation for real-time control of induction motors | |
| US4943760A (en) | Control systems for variable reluctance electrical machines | |
| US4008425A (en) | Motor servo system with multiplier means to drive and servo the motor | |
| DE10253388B4 (en) | Method for adjusting a sensor device for determining the rotational position of a rotor of an electronically commutated motor | |
| DE3504681A1 (en) | DRIVE AND POSITIONING SYSTEM | |
| US5686804A (en) | System for measuring the angle of rotation | |
| EP0294929B1 (en) | Reluctance/synchro resolver | |
| CN1044655C (en) | High-precision fine stepping method and control system for step motor | |
| SU736333A1 (en) | Device for control of stepping motor | |
| EP1398868B1 (en) | Apparatus and method for driving a brushless motor | |
| EP0297642B1 (en) | Drive arrangement and motor-energising system for use in the arrangement | |
| US3611101A (en) | Multiloop positioning control system | |
| JPH0219720B2 (en) | ||
| US4841213A (en) | Current and torque feedback system and circuitry for sine-wave controlled brushless servo drive systems | |
| SU1032584A2 (en) | Device for control of step electric motor | |
| EP0185776A1 (en) | Apparatus for detecting absolute position of servo control system | |
| JPH0739194A (en) | Stepping motor driver | |
| JPH0947071A (en) | Controller for brushless motor | |
| RU2016472C1 (en) | Method of control over d c thyratron motor | |
| SU855609A1 (en) | Device for controlling wave step motor | |
| SU868960A1 (en) | Induction electric motor control device | |
| SU801217A1 (en) | Stepping motor control device | |
| SU1159146A1 (en) | Digital closed electric drive | |
| SU1577059A1 (en) | Method of controlling two-phase electric motor and device for effecting same | |
| RU1818675C (en) | Method of control of thyratron motor |