一种高稳定性的步进电机细分驱动方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高稳定性的步进电机细分驱动方法及系统，所述高稳定性的步进电机细分驱动系统包括细分模块、畸变模块、修正模块和驱动模块，所述细分模块、所述畸变模块、所述修正模块和所述驱动模块依次电性连接，获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据，并生成理想数据曲线，获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变曲线，并结合理想数据曲线反向计算出修正数据，获取当前的实时转速，从所述存储器中选取通过所述修正数据修正后的细分电流数据对电机进行驱动，增加细分数量，提高运转稳定性，缓解低速运转时的抖动问题。

A high stability subdivision drive method and system of stepping motor

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性的步进电机细分驱动方法及系统
本专利技术涉及信息
，尤其涉及一种高稳定性的步进电机细分驱动方法及系统。
技术介绍
随着人工智能和机器人等技术的兴起，步进电机得到了越来越广泛的应用。步进电动机系统与其它电机相比，具有结构简单、成本低、定位方便等优点，但也存在着驱动电路效率低、低频震荡、电磁噪声大，高频运行精度差等不足，目前控制步进电机的常用方法是细分驱动算法，原理是每次脉冲切换时，改变相应绕组中额定电流的一部分，则电机转子的每步运动只是步距角的一部分，通常采用电流恒幅均匀旋转的细分方法，即同时改变两相电流的大小，使得电流合成矢量等幅均匀旋转，但细分的数量往往受到限制，一般在512细分数以下，并且由于电机本身的特性以及负载和传动系统的影响，导致标准离散正弦波形驱动实际上会发生畸变，由此产生慢速转动时运行不够稳定，出现抖动等现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高稳定性的步进电机细分驱动方法及系统，增加细分数量，提高运转稳定性，缓解低速运转时的抖动问题。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种高稳定性的步进电机细分驱动方法，包括：获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据；获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变曲线；利用所述畸变曲线进行反向计算，得到修正数据并存储；选取对应所述修正数据进行修正，完成细分驱动。其中，所述获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据，包括：获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，分别进行正余弦运算，并计算出各相对应的磁动势，通过由各相磁动势合成定子合成磁动势的幅值不变，得到细分电流数据，并生成理想数据曲线。其中，所述获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变数据，包括：获取设定的转速，利用所述细分电流数据驱动电机转动，并通过示波器记录每相实际输出的电流畸变数据，并生成畸变曲线。其中，利用所述畸变数据进行反向计算，得到修正数据并存储，包括：将所述电流畸变曲线与理想数据曲线进行反向计算，得到修正数据，并在由脉冲个数为横坐标，电压值为纵坐标的坐标系中生成修正曲线，存储于存储空间中。其中，所述选取对应所述修正数据进行修正，完成细分驱动，包括：获取实时转速，从所述存储器中选取通过所述修正数据修正后的细分电流数据对电机进行驱动。第二方面，本专利技术提供一种高稳定性的步进电机细分驱动系统，所述高稳定性的步进电机细分驱动系统包括细分模块、畸变模块、修正模块和驱动模块，所述细分模块、所述畸变模块、所述修正模块和所述驱动模块依次电性连接，所述细分模块，用于将电机固有步距角细分为多个小步的步距角，根据定子合成磁动势计算出细分电流数据；所述畸变模块，用于依次根据设定的转速，利用所述细分电流数据驱动电机转动，并通过示波器记录每相实际输出的电流畸变数据；所述修正模块，用于通过所述电流畸变数据与理想数据反向计算出修正数据并生成修正曲线；所述驱动模块，用于根据当前的实时转速，选取通过所述修正数据修正后的细分电流数据对电机进行驱动。本专利技术的一种高稳定性的步进电机细分驱动方法及系统，所述高稳定性的步进电机细分驱动系统包括细分模块、畸变模块、修正模块和驱动模块，所述细分模块、所述畸变模块、所述修正模块和所述驱动模块依次电性连接，获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据，并生成理想数据曲线，获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变曲线，并结合理想数据曲线反向计算出修正数据，根据当前的实时转速，从所述存储器中选取通过所述修正数据修正后的细分电流数据对电机进行驱动，增加细分数量，提高运转稳定性，缓解低速运转时的抖动问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种高稳定性的步进电机细分驱动方法的结构示意图。图2是本专利技术提供的一种高稳定性的步进电机细分驱动系统的结构示意图。图3是本专利技术提供的两相电机的细分矢量合成示意图。图4是本专利技术提供的理想数据和畸变数据的曲线示意图。图5是本专利技术提供的理想曲线与修正曲线示意图。1-细分模块、2-畸变模块、3-修正模块、4-驱动模块。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。请参阅图1，本专利技术提供一种高稳定性的步进电机细分驱动方法，包括：S101、获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据。具体的，获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，分别进行正余弦运算，并计算出各相对应的磁动势，通过由各相磁动势合成定子合成磁动势的幅值不变，得到细分电流数据，并生成理想数据曲线，其中，细分是通过驱动器精确控制步进电动机的相电流实现的，与电机本身无关。其原理是让定子通电时相电流并不一次升到位，而断电相电流并不一次降为零，这样定子绕组电流产生的磁场合力，会使转子有N个新的平衡位置，即形成了N个步距角，其中，所述平衡位置为各相产生的转矩之和为零的位置即为整步平衡位置之间的细分平衡位置，举例来说，若输入两相步进电机的电流时对称的离散电流：其中，Im为电机绕组的额定电流，n是细分后的运行拍数，k为主脉冲序数。各相磁动势为：其中，为磁动矢量，其大小等于脉振磁动势幅值，相位和A相绕组正轴线重合。由于电机绕组在空间分布是均匀的，定子合成磁动势为：由所述定子合成磁动势得出，若在步进电机绕组中通以连续的对称正弦电流，则合成磁动式将可以保持幅值不变，因此，要想实现对电机的恒力矩均匀步进细分，必须合理控制电机绕组中的电流，使步进电机内部合成磁场幅值恒定，对两相电机而言，其细分电流IA和IB和最终产生的合成矢量分别如图3左、右所示，为等间隔等幅度的电流矢量输出，其角度间隔即为细分数据，在不改变步进电机整体结构的前提下增加了细分数，可以将细分数做到32768细分，提高电机运转的稳定性。S102、获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变曲线。具体的，获取设定的转速，利用所述细分电流数据驱动电机转动，并通过示波器记录每相实际输出的电流畸变数据，并在由脉冲个数为横坐标，电压值为纵坐标的坐标系中生成畸变曲线。S103、利用所述畸变曲线进行反向计算，得到修正数据并存储。具体的，将所述电流畸变曲线与理想本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高稳定性的步进电机细分驱动方法，其特征在于，包括：/n获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据；/n获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变曲线；/n利用所述畸变曲线进行反向计算，得到修正数据并存储；/n选取对应所述修正数据进行修正，完成细分驱动。/n

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性的步进电机细分驱动方法，其特征在于，包括：
获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据；
获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变曲线；
利用所述畸变曲线进行反向计算，得到修正数据并存储；
选取对应所述修正数据进行修正，完成细分驱动。


2.如权利要求1所述的一种高稳定性的步进电机细分驱动方法，其特征在于，所述获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，计算细分电流数据，包括：
获取步进电机的额定电流、细分后的运行拍数和主脉冲序数，分别进行正余弦运算，并计算出各相对应的磁动势，通过由各相磁动势合成定子合成磁动势的幅值不变，得到细分电流数据，并生成理想数据曲线。


3.如权利要求2所述的一种高稳定性的步进电机细分驱动方法，其特征在于，所述获取设定的转速，并结合所述细分电流数据，得到畸变曲线，包括：
获取设定的转速，利用所述细分电流数据驱动电机转动，并通过示波器记录每相实际输出的电流畸变数据，并生成畸变曲线。


4.如权利要求3所述的一种高稳定性的步进电机细分驱动方法，其特征在于，利用所述畸变...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑翔，项鹏，王聪，武欣嵘，俞璐，王磊，童玮，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32