步进电机超高分辨率细分控制函数发生器的设计与实现

步进电机超高分辨率细分控制函数发生器

步进电机超高分辨率细分控制函数发生器的设计与实现

张志利

（第二炮兵工程学院，西安&$""!#）

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摘

要：在步进电机$=位超高分辨率细分驱动系统设计

流的方法来实现的。通常采用电流矢量恒幅均匀旋转的细分方法，即同时改变两相电流’/和’R的大小，使电流合成矢量’S等幅均匀旋转。这种方法从

理论上根本消除了滞后角!T的变化对细分角的影响，确保了超高分辨率细分的实现。’/和’R的变化曲线可描述为：

’/)’A+,8*’R)’A82-*

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中，采用“电流矢量恒幅均匀旋转”细分方法，对细分控制函数发生器5>?@A中的数据进行固化，选用!片B/<"CD!八位构成$=位BE/BE/转换器和$片@>"&高精度运算放大器，转换器，复现了固化数据，达到了良好的设计效果。

关键词：步进电机；细分；数据固化；BE/转换中图分类号：98:;:<=

文献标识码：>

文章编号：（D@@?）?@@ABC@?;@?B@@?@B@A

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这就是所谓的细分控制函数，’/为余弦函数，’R

为正弦函数。当按照式（$）所示的规律对/、R两相电流进行控制时，每当参数*变化$+，步进电机的转子将转过一个电角度。/!"="%N!$!型步进电机的其齿距角为D="OE$""UDM=O，则转子上有$""个齿，

其电角度为：

齿距角))","$+)D=-D="D="

DMD细分驱动系统简介

图$为步进电机$=位超高分辨率细分驱动系统

$电角度)

的原理组成框图。由图中可以看出，它主要由环形分配器、细分控制函数发生器、三角波发生器、>7B电流电流取样电路、功率桥调节器、>VA脉宽调制电路、和电源等部分组成。

细分驱动系统的简要工作过程是：计算机送出的脉冲信号经环形分配器中的计数器计数与分配，送到细分控制函数发生器，产生大小受控于控制参数*的正、余弦函数的两路电压./、分别作为电机.R，经>7B电流调节器放/、R两相绕组电流的控制电压，大，再与三角波电压比较，其差值电压由>VA脉宽调制电路整形为脉宽正比于控制电压的方波，用来控制功率桥中WA@*管的通断。电机绕组/R与//分别接在两个功率桥的对角线上，取得正、余弦电流’A +,8*。这样每当输入一个脉冲，电机转子82-*与’A

?引言

在某装备自动定向系统研究中，采用了“计算机—步进电机—定向机构”的闭环控制方案，选用的是其整步距角为/!"="—N!$!型两相混合式步进电机，

显然不能满足装备定向精度在几秒之内的要"MNO，

求，因此，必须对步进电机实施细分驱动。系统采用电流矢量恒幅均匀旋转方法，设计并实现了步进电机的$=DCP（!$P）细分，步进电机微步矩角达到了"M!Q，不仅满足了系统的设计要求，而且对步进电机细分技术也进行了一些有益的探索。

D步进电机超高分辨率细分驱动系统简介

DM?电流矢量恒幅均匀旋转细分方法

步进电机步距角细分是通过改变步进电机相电

收稿日期：修稿日期：!""""#!$；!"""%"&%$!

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万方数据

步进电机超高分辨率细分控制函数发生器

就步进一个微步距角!!：

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%%图!步进电机细分驱动系统原理组成框图

图"01234固化值与地址对应关系

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式中：方括号［］表示按“四舍五入”方式取整。

对01234进行数据固化是通过烧碌器在计算机编程控制下完成的。烧碌（固化）用数据采用7语

言，按照式（)）的数学模型编程获得，数据存储格式为二进制。/相和=相各有%&.组&*位二进制数据。01234固化数据中的部分典型值与地址对应关系见下表。

图#

（余弦）细分控制函数发生器电原理图/相

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（部分）01234中固化数据与地址对应关系表

数据!（正弦）=

（)）（’）0123401234（$$）（$$）$$$$$$$$$$$$$$$$（$$）（$*）$$$$$$$$$$$$$&&$…………（$%）（&*）$$$$$$&$$$$&$&&$（）（&-）$$$$$$&$$%$$$&$&&&…………（;;）（;;）&&&&&&&&&&&&&&&&（;;）（;;）&&&&&&&&&&&&&&&&（;;）（;;）&&&&&&&&&&&&&&&&…………（$%）（&-）$$$$$$&$$$$&$&&&（$%）（&*）$$$$$$&$$$$&$&&$…………（$$）（$*）$$$$$$$$$$$$$&&$（$$）（$$）$$$$$$$$$$$$$$$$

数据!（余弦）/

（&）（%）0123401234（;;）（;;）&&&&&&&&&&&&&&&&（;;）（;;）&&&&&&&&&&&&&&&&…………（;;）（;;）&&&&&&&&&&&&&&&&（）（ …… 此处隐藏：5472字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……