基于(Δcos(ϕ))⁄ΔI因子的步进电机驱动电流优化控制研究
2023年电子技术应用第5期
刘兆春1，胡昆2
（1.安徽大学江淮学院，安徽 合肥 230031；2.西北工业大学 自动化学院，陕西 西安 710072）
摘要： 脉冲步进指令控制的传统步进电机具有开环定位的特点，无需位置传感器。而开环控制的缺点在于当发生过载时容易导致失步，为了降低失步发生的概率，步进电机通常以最大电流工作，这会影响其工作效率。针对上述问题，提出了一种基于(Δcos(ϕ))⁄ΔI因子的优化步进电机驱动电流的控制算法，该算法结合步进电机的特性及其步进指令脉冲，适用性强，计算过程简单，无需额外设置步进电机的机械或电气参数。利用混合式步进电机的实测数据进行了数据仿真实验，证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因子的步進電機驅動電流優(yōu)化控制研究[J]. 電子技術應用，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因子的步進電機驅動電流優(yōu)化控制研究[J]. 電子技術應用，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(ϕ))⁄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(ϕ))⁄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
步進電機轉矩密度高，無需位置傳感器就能精確定位，電機的轉子位置通過發(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，電機的轉子就會轉動一個步距角，其值由電機幾何結構和步進算法確定。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)算法已不能滿足驅動步進電機的要求。無傳感器閉環(huán)控制技術應運而生。大多數(shù)無傳感器步進電機算法基于觀測器技術或高頻信號注入。觀測器的調整非常復雜、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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