專利名稱：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高精度細(xì)分方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高精度細(xì)分方法及其控制系統(tǒng)。
由于工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在自動(dòng)化控制、精密機(jī)械加工、航空航天技術(shù)以及所有要求高精度定位、自動(dòng)記錄、自動(dòng)瞄準(zhǔn)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等高新技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分角越小，越有利于提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位、點(diǎn)位及連續(xù)軌跡控制方面的定位精度，越有利于與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制。同時(shí)，還可大大提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分辨率，大大改善步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的特性。因此，多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的同行都在努力尋求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分技術(shù)的最佳方案及最高細(xì)分精度。目前國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)有技術(shù)狀況可以從國(guó)際聯(lián)機(jī)檢索得到的國(guó)內(nèi)外19個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的與本課題有關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)中得到反映(見(jiàn)附件《(國(guó)際聯(lián)機(jī)檢索報(bào)告)》)即目前國(guó)內(nèi)外的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分技術(shù)的最高微步距角細(xì)分水平為25.5″(美國(guó)帕克公司產(chǎn)品說(shuō)明附件)。而隨著科學(xué)和工業(yè)技術(shù)發(fā)展，這一細(xì)分水平對(duì)于目前很多要求5″以上的微步距角來(lái)說(shuō)，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。為什么長(zhǎng)期以來(lái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分技術(shù)停留在25.5″的水平上而不能再細(xì)分？對(duì)這一問(wèn)題的研究結(jié)果表明現(xiàn)有技術(shù)首次獲得較高分辨率的細(xì)分方法采用的是一種稱為半拍步進(jìn)的方法，即在對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角進(jìn)行細(xì)分時(shí)，將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制位置數(shù)(以四相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例)的四拍通電邏輯順序變?yōu)榘伺耐娺壿嬳樞?，從而將步距角降為原?lái)的一半。以后在這種方法的基礎(chǔ)上繼續(xù)改進(jìn)為電流合成矢量iH不是一下變動(dòng)45個(gè)電角度，而是一次變化一個(gè)較小的角度θf(wàn)，這樣就將步距角由原來(lái)的45°變?yōu)楹髞?lái)較小的微步距角θf(wàn)。當(dāng)通電時(shí)，電流合成矢量在0～45°范圍內(nèi)，僅讓一相繞組的電流在變化，即只有iA在變化，iB不變；在45°～90°范圍內(nèi)，僅讓iB一相繞組的電流變化，iA不變。這種細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法的優(yōu)點(diǎn)是只需改變某一相繞組的電流值，因此在硬件電路的設(shè)計(jì)上就比較容易實(shí)現(xiàn)。但是這種方法卻帶來(lái)了一個(gè)不可克服的缺陷，即電流合成矢量iH在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的幅值是處在不斷變化的狀態(tài)中(見(jiàn)圖1、圖2)，從而引起滯后角的不斷變化。當(dāng)細(xì)分?jǐn)?shù)很大、微步距角非常小時(shí)，滯后角變化的差值Δθ已大于所要求細(xì)分的微步距角，使得微步距角的繼續(xù)細(xì)分實(shí)際上失去了意義(見(jiàn)圖3)。這就是現(xiàn)有細(xì)分技術(shù)方案不能達(dá)到超高分辨率的根本原因。為解決這個(gè)問(wèn)題，很多資料都曾經(jīng)提出對(duì)細(xì)分電流進(jìn)行修正的方法，但一直未見(jiàn)一個(gè)實(shí)用、統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型及可行的細(xì)分方法問(wèn)世。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本發(fā)明的目的在于1.從理論和實(shí)踐的角度，建立一種新的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高精度細(xì)分方法和數(shù)學(xué)模型，以消除現(xiàn)有技術(shù)方案中不可克服的滯后角變化的Δθ值所引起的問(wèn)題，使細(xì)分技術(shù)提到更高的水平；2.提供一套新原理方法指導(dǎo)下的硬件控制電路；3.提供一種對(duì)細(xì)分控制函數(shù)進(jìn)行修正的電路及其相應(yīng)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)修正程序；現(xiàn)將本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)解決方案敘述如下從以上的分析可知，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)都是通過(guò)電流合成矢量的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，要消除現(xiàn)有技術(shù)中由于滯后角的變化引起的Δθ值大于微步距角而導(dǎo)致不可繼續(xù)細(xì)分的問(wèn)題，只有使電流合成矢量iH形成新的矩角特性曲線，為達(dá)到這一點(diǎn)，必須滿足以下兩個(gè)條件一.電流合成矢量旋轉(zhuǎn)時(shí)每次變化的角度要均勻；二.電流合成矢量的大小或幅值要保持恒定不變。
基于這兩個(gè)條件，即可建立“電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)”細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法，采用這種方法時(shí)，各相繞組的電流是同時(shí)變化的，因此是一種基于交流同步電動(dòng)機(jī)概念的特殊細(xì)分技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是對(duì)運(yùn)行于交流同步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所受控的交流模擬信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)細(xì)分，即每個(gè)細(xì)分點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)交流值。為實(shí)現(xiàn)這種細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法，必須建立細(xì)分控制函數(shù)。所謂細(xì)分控制函數(shù)，是指這樣兩個(gè)函數(shù)fA(x)和fB(x)，當(dāng)A、B兩相電流值按照某一控制參數(shù)x的函數(shù)fA(x)、fB(x)變化時(shí)，電流矢量的幅值iH將保持不變，即當(dāng){iB=iM·fB(x)iA=iM·fA(x)----(1)]]>時(shí)，iH＝iM(2)解此方程組，可得細(xì)分控制函數(shù)為{iB=iM·SinxiA=iM·Cosx----(3)]]>式中iA-A相繞組電流iB-B相繞組電流iM-當(dāng)滿足(1)、(2)式條件時(shí)的電流幅值x-控制參數(shù)Cosx-控制參數(shù)余弦值Sinx-控制參數(shù)正弦值當(dāng)按照(3)式所示的規(guī)律對(duì)A、B兩相繞組電流通過(guò)細(xì)分控制電路實(shí)施控制時(shí)，每當(dāng)控制參數(shù)x變化1°，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一個(gè)電角度(對(duì)應(yīng)的空間角度為0.01°)，在細(xì)分控制電路的控制下，實(shí)際上是每輸入一個(gè)脈沖相當(dāng)于控制參數(shù)x變化90°的1/2048，轉(zhuǎn)子則轉(zhuǎn)動(dòng)90/2048個(gè)電角度(2048是根據(jù)精度要求及EPROM的存儲(chǔ)空間由人為設(shè)定的)。因此微步距角θf(wàn)為 其中 式中θb-細(xì)分前的步距角zr-轉(zhuǎn)子齒數(shù)m-細(xì)分前的運(yùn)行拍數(shù)由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的A、B兩相繞組按照正、余弦規(guī)律通電時(shí)，實(shí)測(cè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移與理想值有一個(gè)偏差，這是由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的非線性和磁路飽和等因素造成的，它會(huì)直接影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分精度。因此，還必須對(duì)EPROM中固化的細(xì)分控制函數(shù)進(jìn)行修正，修正的方法是通過(guò)細(xì)分控制函數(shù)修正電路及其相應(yīng)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量修正程序，實(shí)施修正控制。
此外，影響細(xì)分精度的另一個(gè)重要因素是負(fù)載的變化，如果負(fù)載發(fā)生一個(gè)微小的變化，在滯后角也發(fā)生一個(gè)微小的變化，這將大大增加相對(duì)誤差。為此，本發(fā)明解決這一問(wèn)題的方法是提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械加工精度，以提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的均勻性，并在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用D級(jí)高精度推力球軸承。
根據(jù)上述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高精度細(xì)分方法，現(xiàn)結(jié)合附圖將本發(fā)明提供的細(xì)分控制電路、細(xì)分控制函數(shù)修正電路及細(xì)分控制函數(shù)修正計(jì)算機(jī)控制程序的實(shí)施例具體敘述如下圖4是步距角細(xì)分控制電路原理框圖，具有A/D轉(zhuǎn)換電路(1)、主控計(jì)算機(jī)(工業(yè)PC機(jī))(2)，其特征在于還具有環(huán)形分配器(6)，細(xì)分控制函數(shù)發(fā)生器(7)、三角波發(fā)生器(13)、電流調(diào)節(jié)器PID(10)12、隔離放大器(9)1、2、電流取樣電路(8)1、2、脈寬調(diào)制電路PWM(11)1、2、功率橋(12)1、2。步距角細(xì)分控制電路的工作過(guò)程是這樣的當(dāng)控制臺(tái)送來(lái)控制電壓信號(hào)后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)后，再由主控機(jī)(2)根據(jù)信號(hào)變化的大小，計(jì)算出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)旋轉(zhuǎn)的方向、步數(shù)及頻率，通過(guò)方向和脈沖信號(hào)線(3)、(4)輸入到步距角細(xì)分電路的環(huán)形分配器(6)中計(jì)數(shù)與分配，再送到細(xì)分控制函數(shù)發(fā)生器(7)中，產(chǎn)生大小正比于控制參數(shù)x 單位為電角度)的正、余弦函數(shù)的兩路電壓VA、VB，作為電機(jī)A、B兩相繞組電流的控制電壓，經(jīng)PID(比例、積分、微分)電流調(diào)節(jié)器(10)1、2放大，再與三角波發(fā)生器(13)的輸出電壓比較，差值電壓由脈寬調(diào)制(PWM)電路(11)整形為方波(其脈寬正比于控制電壓)，用以控制功率橋(12)中VMOS管的開(kāi)通與關(guān)斷。電機(jī)繞組WA、WB分別接于兩個(gè)功率橋(12)的對(duì)角線上，取得正、余弦電流iM.Sinx與iM.Cosx，這樣，每當(dāng)輸入一個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)子就步進(jìn)一個(gè)微步距角θf(wàn)。
在步距角細(xì)分控制電路中，為保持電機(jī)繞組中電流的穩(wěn)定性，由電流取樣電路(8)和隔離放大器(9)構(gòu)成了一對(duì)電流深度負(fù)反饋電路，兩個(gè)電流取樣電路(8)分別具有霍爾效應(yīng)電流傳感器H及霍爾元件，繞組電流作為霍爾元件的輸入信號(hào)，由霍爾元件通過(guò)霍爾效應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)經(jīng)隔離放大器(9)放大后作為電流調(diào)節(jié)器(10)的反饋信號(hào)，從而構(gòu)成電流深度負(fù)反饋。
圖5是細(xì)分控制函數(shù)修正電路原理框圖。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的非線性和磁路飽和等因素的影響，當(dāng)A、B兩相繞組按照正余弦規(guī)律通電時(shí)，實(shí)測(cè)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移與理想值有一個(gè)偏差，因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了對(duì)繞組電流值進(jìn)行優(yōu)化的細(xì)分控制函數(shù)修正電路。該電路具有正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(15)、圓感應(yīng)同步器(16)、多路模擬開(kāi)關(guān)(17)、旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(18)。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(15)、圓感應(yīng)同步器(16)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(14)同軸，且正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(15)和圓感應(yīng)同步器(16)的輸出端均與多路模擬開(kāi)關(guān)(17)的輸入端相接。修正的關(guān)鍵是如何精確地對(duì)微步距角進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。修正的過(guò)程是這樣的首先由主控機(jī)(工業(yè)PC機(jī))的數(shù)字量輸出口向細(xì)分控制電路(19)發(fā)出方向信號(hào)及控制脈沖，每發(fā)出一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微步距角。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(14)、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(15)和圓感應(yīng)同步器(16)是同軸的，圓感應(yīng)同步器可將周角分為720個(gè)周期，每個(gè)周期的測(cè)量范圍是0.5°，測(cè)量精度為0.5″。由正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(15)確定周期數(shù)n值，由圓感應(yīng)同步器(16)確定精確讀數(shù)和誤差范圍，然后將測(cè)量結(jié)果通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)(17)送入旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(18)中，多路模擬開(kāi)關(guān)(17)同時(shí)由主控機(jī)(2)內(nèi)PCL-818L上的數(shù)字量輸出口進(jìn)行控制，當(dāng)發(fā)出一個(gè)控制脈沖、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微步距角后，控制多路模擬開(kāi)關(guān)(17)使正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(15)輸出的正余弦電壓信號(hào)輸入到旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(18)，轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字量的角度值，作為粗機(jī)測(cè)量值送入主控機(jī)(2)并記錄后，再控制多路模擬開(kāi)關(guān)(17)使圓感應(yīng)同步器(16)輸出的正余弦電壓信號(hào)輸入到旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(18)，轉(zhuǎn)換為16為數(shù)字量的角度值，作為精機(jī)測(cè)量值送入到主控機(jī)(2)并記錄。當(dāng)轉(zhuǎn)夠4096個(gè)脈沖后，由主控機(jī)(2)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，利用二次牛頓插值法對(duì)固化在EPROM中的細(xì)分控制函數(shù)進(jìn)行修正，最后將修正結(jié)果重新固化在步距角細(xì)分電路中的EPROM中。
圖6是與上述步距角細(xì)分控制函數(shù)修正電路相應(yīng)的計(jì)算機(jī)測(cè)量修正程序的流程圖。該程序的流程如下(20)程序開(kāi)始(21)由主控機(jī)(2)的數(shù)據(jù)采集板PCL-818L上的數(shù)字量輸出口向細(xì)分控制電路發(fā)出方向信號(hào)及控制脈沖；(22)PCL-818L的數(shù)字量輸出口同時(shí)對(duì)多路模擬開(kāi)關(guān)(13)實(shí)施控制；(23)主控機(jī)測(cè)量并記錄分別由正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(15)和圓感應(yīng)同步器(16)輸入的微步距角值(16位數(shù)字量)；(24)判斷脈沖數(shù)是否轉(zhuǎn)夠4096次；(25)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，利用二次牛頓插值法對(duì)固化在EPROM中的細(xì)分控制函數(shù)進(jìn)行修正并記錄；(26)程序結(jié)束。
由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分精度除了受到上述因素的影響以外，負(fù)載的變化也將直接影響到滯后角的變化，而且是隨著負(fù)載的增大而增大的，如果滯后角的變化是隨機(jī)的，且超過(guò)了允許的范圍，同樣也會(huì)使步距角的細(xì)分失去意義。因此，本發(fā)明為提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的均勻性，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，采用了高精度D級(jí)推力球軸承。
現(xiàn)將


如下圖1采用現(xiàn)有技術(shù)細(xì)分方法時(shí)的電流矢量旋轉(zhuǎn)示意圖。
圖2采用本發(fā)明細(xì)分方法時(shí)的電流矢量旋轉(zhuǎn)示意圖。
圖3現(xiàn)有技術(shù)的矩角特性曲線中反映的滯后角Δθ對(duì)細(xì)分的影響。
圖4本發(fā)明步距角細(xì)分控制電路原理框圖。
圖5細(xì)分控制函數(shù)修正電路原理框圖。
圖6細(xì)分控制函數(shù)修正計(jì)算機(jī)程序框圖。
其中圖1中的 等分別表示A、B兩相電流矢量及兩相電流合成矢量。
圖3中的縱軸T表示轉(zhuǎn)矩，橫軸θe表示轉(zhuǎn)子的位置轉(zhuǎn)角。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出特點(diǎn)1.在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分技術(shù)上，設(shè)計(jì)了“電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)”方法，從原理上解決了實(shí)現(xiàn)高精度細(xì)分的技術(shù)難題，達(dá)到了微步距角1.58″的國(guó)際領(lǐng)先水平。
2.設(shè)計(jì)了細(xì)分控制函數(shù)修正電路及計(jì)算機(jī)自動(dòng)修正程序，克服了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的非線性和磁路飽和的影響，保證了細(xì)分角的均勻性。
3.在細(xì)分控制電路中，采用了霍爾效應(yīng)電流深度負(fù)反饋隔離放大技術(shù)，確保了高精度細(xì)分的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的實(shí)施，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分技術(shù)提高到了超高精度細(xì)分的水平，為自動(dòng)化控制、精瞄機(jī)床機(jī)械加工、高精度定位、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)瞄準(zhǔn)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等眾多的高新技術(shù)領(lǐng)域提供了一流水平的技術(shù)和產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)高精度細(xì)分方法，其特征在于(1).建立一種可消除滯后角變化影響的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制函數(shù)數(shù)學(xué)模型{iB=iM·SinxiA=iM·Cosx]]>式中iA-A相繞組電流iB-B相繞組電流x-控制參數(shù)iM-電流幅值Cosx-控制參數(shù)余弦值Sinx-控制參數(shù)正弦值(2).對(duì)運(yùn)行于交流同步電機(jī)狀態(tài)的步進(jìn)電機(jī)所受控的交流模擬信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行細(xì)分，每個(gè)細(xì)分點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)交流值；(3).按照細(xì)分控制函數(shù)數(shù)學(xué)模型對(duì)A、B兩相繞組電流通過(guò)步距角細(xì)分控制電路實(shí)施控制，控制參數(shù)x變化1°，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一個(gè)電角度(對(duì)應(yīng)的空間角度為0.01°)，在細(xì)分控制電路的控制下，實(shí)際上是每輸入一個(gè)脈沖相當(dāng)于控制參數(shù)x變化90個(gè)電角度的1/2048，轉(zhuǎn)子則轉(zhuǎn)動(dòng)90/2048個(gè)電角度；(4).對(duì)影響細(xì)分控制精度的非線性及磁路飽和因素，通過(guò)細(xì)分控制函數(shù)修正電路及相應(yīng)計(jì)算機(jī)修正程序?qū)?xì)分控制函數(shù)實(shí)施修正的方法解決；(5).對(duì)由于負(fù)載不均勻帶來(lái)的誤差而影響細(xì)分精度的因素通過(guò)采用高精度徑向止推傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方法解決。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步進(jìn)電機(jī)高精度細(xì)分方法，其特征在于(1)中所述的細(xì)分控制函數(shù)是指這樣兩個(gè)函數(shù)fA(x)和fB(x)，當(dāng)A、B兩相電流值按照某一控制參數(shù)x的函數(shù)fA(x)、fB(x)變化時(shí)，電流矢量的幅值iH將保持不變，即當(dāng){iB=iM·fB(x)iA=iM·fA(x)]]>時(shí)，iH＝iM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步進(jìn)電機(jī)高精度細(xì)分方法，其特征在于(2)中所述的步進(jìn)電機(jī)所受控的交流模擬信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行細(xì)分的條件是a.電流合成矢量旋轉(zhuǎn)時(shí)每次變化的角度要均勻；b.電流合成矢量的大小或幅值要保持恒定不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步進(jìn)電機(jī)高精度細(xì)分方法，其特征在于(4)中所述的對(duì)細(xì)分控制函數(shù)進(jìn)行修正的計(jì)算控制程序是a.首先由主控機(jī)(2)數(shù)據(jù)采集板PCL-818L的數(shù)字量輸出口向細(xì)分控制電路發(fā)出方向信號(hào)及控制脈沖；b.PCL-818L數(shù)字量輸出口同時(shí)對(duì)多路模擬開(kāi)關(guān)實(shí)施控制；c.主控機(jī)測(cè)量并記錄由正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器和圓感應(yīng)同步器輸入的微步距角值；d.判斷脈沖數(shù)是否轉(zhuǎn)夠4096次；e.根據(jù)記錄結(jié)果，利用二次牛頓插值法對(duì)固化在EPROM中的細(xì)分控制函數(shù)進(jìn)行修正并記錄；f.程序結(jié)束。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)高精度細(xì)分方法而設(shè)計(jì)的細(xì)分控制系統(tǒng)，具有主控計(jì)算機(jī)及A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于該系統(tǒng)還具有細(xì)分控制電路、細(xì)分控制函數(shù)修正電路及細(xì)分控制函數(shù)修正計(jì)算機(jī)軟件程序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制系統(tǒng)，其特征在于細(xì)分控制電路具有環(huán)形分配器、細(xì)分控制函數(shù)發(fā)生器、三角波發(fā)生器、電流調(diào)節(jié)器、隔離放大器、電流取樣電路、脈寬調(diào)制電路、功率橋。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制系統(tǒng)，其特征在于細(xì)分控制電路中具有由電流取樣電路和隔離放大器構(gòu)成一對(duì)深度負(fù)反饋電路，且其中分別具有霍爾效應(yīng)電流傳感器及霍爾元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)分控制系統(tǒng)，其特征在于細(xì)分控制函數(shù)修正電路具有正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、多路模擬開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器；正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器與與圓感應(yīng)同步器同軸，
全文摘要
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高精度細(xì)分方法及其控制系統(tǒng)；建立了“電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)”的數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的技術(shù)解決方案；控制系統(tǒng)具有細(xì)分控制電路和細(xì)分控制函數(shù)修正電路及其計(jì)算機(jī)自動(dòng)修正程序；本發(fā)明可將步進(jìn)電機(jī)細(xì)分水平從目前國(guó)際上的最高記錄25.5″提高到1.5″以上，不僅大大增加了步進(jìn)電機(jī)的分辨率，而且改善了其動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的特性。本發(fā)明將會(huì)在眾多的高新技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02P8/22GK1146661SQ9611869
公開(kāi)日1997年4月2日 申請(qǐng)日期1996年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月6日
發(fā)明者黃先祥, 鐘仁人, 劉春桐, 郭曉松, 張志利 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院