一种步进电机步距角补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种步进电机步距角补偿方法，其特征在于：设定细分驱动器的细分数和步距角；用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量步距角变化；根据测量结果建立步距角误差模型，微步调整补偿步距角误差，精确控制步进电机转动位置；本发明专利技术同现有技术相比，可使步进电机细分数连续变化、无限细分、无级调速、且步进电机的细分倍数可达17179869184倍，可对步进电机的步距角进行灵活补偿且使步距角更加均匀，控制和驱动方式更加灵活，通过补偿前后实际测量结果表明，采用“微步调整虚拟补偿”进行步距角修正的效果非常显著。

Step angle compensation method for stepping motor

The invention relates to a stepper motor step angle compensation method, which is characterized in that the fine fraction and set the driver step angle; with precision than the step angle measurement of a high step measurement system the magnitude of the angle change; according to the measurement results a step angle error model, micro step angle error compensation adjustment and the precise control of stepper motor rotation position; compared with the prior art, the stepper motor subdivision continuous change, infinite subdivision, stepless speed regulation, and stepper motor subdivision multiples of up to 17179869184 times, the step angle of stepping motor for flexible compensation and the step angle control and more uniform. The driving method is more flexible, the actual measurement results show that by using the micro adjustment before and after compensation, virtual compensation step angle modified effect was very significant.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于步进电机驱动电路
，涉及。
技术介绍
无论是哪种类型的步进电机细分驱动器，为了达到细分目的，都要使最终输出电流按一定规律变化，这一规律就是“细分函数”，但由于步进电机齿槽情况、铁芯材料、边界条件等因素的存在会导致气隙磁场偏离预期情况，而且，由于电机轴承等固定、安装、联接的部件而存在一定的摩擦力矩，电机的失调角随之变化，造成微步距角并不均勻，从而需要对绕组电流值进行优化，设计优化模型，对细分函数进行补偿，否则在开环控制时，微步距角的不均勻性将极大地降低开环系统的线性定位精度。在本专利技术以前的现有技术中，由于控制方式不够灵活，在硬件上很难对细分函数进行补偿，因此多篇文献当中只提到需要对细分函数进行补偿，但目前还没有具体高精度补偿能够达到本专利技术所能达到的接近无限细分的方法的问世。
技术实现思路
针对专利技术上述现有技术状况，本专利技术的目的在于，提供，使步进电机可以达到接近无限细分的功能，对步进电机步距角进行微步调整，可以使步进电机的步距角更均勻。本专利技术，其特征在于设定细分驱动器的细分数和步距角；用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量步距角变化；根据测量结果建立步距角误差模型，微步调整补偿步距角误差，精确控制步进电机转动位置；具体步骤如下步骤1 设定细分驱动器的细分数和步距角已知所使用的步进电机的齿距角为χ，设定的细分数N，则每一微步对应的微步距角1，设定步距角α，(α>|并且是丢的整倍数)，步进电机转过一个步距角α实际上需要走^ NN%微少；式中α-步距角；N-细分数 N ；χ-齿距角，与使用的步进电机有关；步骤2 用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量位置误差δ η 步骤3 根据测量结果建立步距角误差误差模型δ (η)；对应第η步，设实际位置与理想位置的误差为δ (η)，则δ (η)可由测量列δ。、δ^ δ2.....δ ^通过傅里叶逼近得到，即权利要求1.，其特征在于设定细分驱动器的细分数和步距角； 用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量步距角变化；根据测量结果建立步距角误差模型，微步调整补偿步距角误差，精确控制步进电机转动位置；具体步骤如下步骤1 设定细分驱动器的细分数和步距角已知所使用的步进电机的齿距角为X，设定的细分数N，则每一微步对应的微步距角 f，设定步距角α，(α>#并且是f的整倍数)，步进电机转过一个步距角α实际上需要走 α·Ν——微步；式中α-步距角； N-细分数N;χ -齿距角，与使用的步进电机有关；步骤2 用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量位置误差δ η 步骤3 根据测量结果建立步距角误差误差模型δ (η)；对应第η步，设实际位置与理想位置的误差为S (η)，则δ (η)可由测量列δ。、δ” δ2.....Siri通过傅里叶逼近得到，即2.根据权利要求1所述的一种步进电机步距角微步调整的补偿方法，其特征在于步骤2中所述的用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量位置误差δ η的具体步骤为步骤2. 1 架设测试仪器，系统通电；步骤2. 2 步进电机细分驱动器驱动步进电机走一步；步骤2. 3 测量步进电机的步距角；步骤2. 4 重复步骤2. 2、步骤2. 3直至步进电机至少转过一个齿距角； 步骤2. 5 得到步距角的变化规律；共得到Ii1组数据，由此可计算出第η步实际位置与理想位置η α的误差δη。全文摘要本专利技术涉及，其特征在于设定细分驱动器的细分数和步距角；用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量步距角变化；根据测量结果建立步距角误差模型，微步调整补偿步距角误差，精确控制步进电机转动位置；本专利技术同现有技术相比，可使步进电机细分数连续变化、无限细分、无级调速、且步进电机的细分倍数可达17179869184倍，可对步进电机的步距角进行灵活补偿且使步距角更加均匀，控制和驱动方式更加灵活，通过补偿前后实际测量结果表明，采用“微步调整虚拟补偿”进行步距角修正的效果非常显著。文档编号H02P8/22GK102158161SQ20111004103公开日2011年8月17日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日专利技术者仲启媛, 张志利, 谭立龙 申请人:中国人民解放军第二炮兵工程学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种步进电机步距角补偿方法，其特征在于：设定细分驱动器的细分数和步距角；用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量步距角变化；根据测量结果建立步距角误差模型，微步调整补偿步距角误差，精确控制步进电机转动位置；具体步骤如下：步骤１：设定细分驱动器的细分数和步距角已知所使用的步进电机的齿距角为χ，设定的细分数Ｎ，则每一微步对应的微步距角设定步距角α，（并且是的整倍数），步进电机转过一个步距角α实际上需要走微步；式中：α－步距角；Ｎ－细分数Ｎ；χ－齿距角，与使用的步进电机有关；步骤２：用精度比步进电机步距角高一个数量级的测量系统测量位置误差δｎ：步骤３：根据测量结果建立步距角误差误差模型δ（ｎ）；对应第ｎ步，设实际位置与理想位置的误差为δ（ｎ），则δ（ｎ）可由测量列δ０、δ１、δ２、．．．、δｎ－１通过傅里叶逼近得到，即：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）＆ｄｅｌｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｃ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｅ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｎｋ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）式中：ｎ２为傅里叶级数保留项，根据步进电机步距角周期性变化规律，一般取值为４，超高精度补偿时可取值到６；通过离散周期数据点的傅里叶逼近得到；（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｃ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｄｅｌｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｅ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｉｎｋ（／ｍｉ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）＆ｐｉ；（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｐ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（ｋ＝０，１，．．．，ｎ２－１）步骤４：建立实际转动位置数学模型ｐ（ｎ）；ｐ（ｎ）＝ｎα＋δ（ｎ）步骤５：计算转动到第ｍ步位置时，实际步距角，即求解方程ｎα＋δ（ｎ）＝ｍα的根ｎ０；步骤６：计算微步调整量ｐ：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｐ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｉ）＆ａｌｐｈａ；Ｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）＆ｃｈｉ；（／ｍｉ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）步骤７：驱动器控制驱动步进电机实际转动个微步，实现位置的精确控制，补偿步距角不均匀造成的位置误差。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立龙，张志利，仲启媛，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二炮兵工程学院，
类型：发明
国别省市：87