基于(Δcos(?))?ΔI因子的步進電機驅(qū)動電流優(yōu)化控制研究
2023年電子技術(shù)應用第5期
劉兆春1，胡昆2
（1.安徽大學江淮學院，安徽 合肥 230031；2.西北工業(yè)大學 自動化學院，陜西 西安 710072）
摘要： 脈沖步進指令控制的傳統(tǒng)步進電機具有開環(huán)定位的特點，無需位置傳感器。而開環(huán)控制的缺點在于當發(fā)生過載時容易導致失步，為了降低失步發(fā)生的概率，步進電機通常以最大電流工作，這會影響其工作效率。針對上述問題，提出了一種基于(Δcos(?))?ΔI因子的優(yōu)化步進電機驅(qū)動電流的控制算法，該算法結(jié)合步進電機的特性及其步進指令脈沖，適用性強，計算過程簡單，無需額外設置步進電機的機械或電氣參數(shù)。利用混合式步進電機的實測數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)仿真實驗，證明了所提出算法的有效性。
中圖分類號：TP237+.4
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223114
中文引用格式： 劉兆春，胡昆. 基于(Δcos(?))?ΔI因子的步進電機驅(qū)動電流優(yōu)化控制研究[J]. 電子技術(shù)應用，2023，49(5)：88-93.
英文引用格式： Liu Zhaochun，Hu Kun. Research on optimal control of driving current of stepping motor based on the factor of(Δcos(?))?ΔI[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：88-93.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223114
中文引用格式： 劉兆春，胡昆. 基于(Δcos(?))?ΔI因子的步進電機驅(qū)動電流優(yōu)化控制研究[J]. 電子技術(shù)應用，2023，49(5)：88-93.
英文引用格式： Liu Zhaochun，Hu Kun. Research on optimal control of driving current of stepping motor based on the factor of(Δcos(?))?ΔI[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：88-93.
Research on optimal control of driving current of stepping motor based on the factor of (Δcos(?))?ΔI
Liu Zhaochun1，Hu Kun2
(1.Jianghuai College of Anhui University， Hefei 230031， China； 2.School of Automation， Northwestern Polytechnical University， Xi′an 710072， China)
Abstract： The traditional stepper motor controlled by pulse command has the characteristics of open-loop positioning without any position sensor. The disadvantage of open-loop control is that it is easy to lead to out of step when overload occurs. In order to reduce the probability of out of step, the stepper motor usually works with the maximum current, which will affect its working efficiency. To solve the above problems, a control algorithm based on the factor of (Δcos(?))?ΔI to optimize the driving current of the stepper motor has been proposed in this paper. The algorithm combines the characteristics of stepper motor and its pulse command, has strong applicability and simple calculation process, and doesn′t need to set additional mechanical or electrical parameters of the stepper motor. Using the measured data of hybrid stepper motor, data simulation experiments have been carried out to prove the effectiveness of the proposed algorithm.
Key words : stepper motor；driving current；optimal control
0 引言
步進電機轉(zhuǎn)矩密度高，無需位置傳感器就能精確定位，電機的轉(zhuǎn)子位置通過發(fā)送數(shù)字階躍指令脈沖來控制。每發(fā)送一個步進指令脈沖，電機的轉(zhuǎn)子就會轉(zhuǎn)動一個步距角，其值由電機幾何結(jié)構(gòu)和步進算法確定。這樣，在沒有機械位置傳感器明確反饋的情況下，步進電機很容易控制位置。因此，它被廣泛應用于運動控制定位領域。
然而，當電機過載或卡住時，會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，導致轉(zhuǎn)子的預期位置和實際位置不符合。為了降低失步風險，傳統(tǒng)的解決方法是使用最大電流驅(qū)動步進電機以有限速度運動。這會導致電機的效率低下，開環(huán)運行也會導致轉(zhuǎn)矩脈動增大。由于上述原因，在要求更高的運動應用中，基本的開環(huán)算法已不能滿足驅(qū)動步進電機的要求。無傳感器閉環(huán)控制技術(shù)應運而生。大多數(shù)無傳感器步進電機算法基于觀測器技術(shù)或高頻信號注入。觀測器的調(diào)整非常復雜、耗時，而且通常需要離線數(shù)據(jù)。信號注入方法可以準確地估計轉(zhuǎn)子位置，但需要使用額外的電子設備來產(chǎn)生所需的高頻脈沖信號，將大大提高步進電機的應用成本。
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作者信息：
劉兆春1，胡昆2
（1.安徽大學江淮學院，安徽 合肥 230031；2.西北工業(yè)大學 自動化學院，陜西 西安 710072）
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