步进电机多级细分驱动方法研究

深入剖析了步进电机的细分原理，采用单片机软件处理和D／A转换技术，实现了同一台步进电机的多级细分驱动控制，解决了步进控制中速度与精度不能同时兼在的矛盾。     

两相混合步进电机开环高速控制策略研究

步进电机采用开环细分控制方案,不但能在中低速时能够保证电机的转速与位置精度,同时也降低了伺服控制成本。但是目前的开环控制方案,在电机高速运行时存在转矩小、电机震动大等问题,这限制了步进电机的推广与发展。因此,本文提出了一种新的开环控制策略,首次将传统弱磁控制方案应用于开环控制中,并结合速度脉动反馈控制方案,以提高电机在高速时的转动性能。通过实验,将当前主流的开环控制方案与本文提出的控制策略进行对比分析,验证了此方法能够有效地提高开环高速控制时电机运行的稳定性与转矩。     

两相混合式步进电动机动态多细分驱动器设计

基于自适应细分技术,设计了一种应用于对日定向伺服系统的两相混合式步进电动机驱动器,提出了动态多细分调节控制策略:伺服系统跟踪误差较大时,控制步进电动机运行在整步或低细分状态使其快速旋转,带动传动装置迅速减小误差,提高伺服系统的响应速度;在跟踪误差逐渐小的动态过程中,逐步提高电机的细分数,以改善系统的跟踪精度.该系统硬件电路以CPLD为控制核心,采用步进电动机集成驱动芯片,配以D/A转换电路和电源转换电路,实现步进电动机细分驱动.实验结果表明,采用动态多细分调节的控制方法可以实现步进电动机动态运行过程中细分状态的连续、稳定调节.     

步进电机自适应细分多轴运动控制系统设计

在分析步进电机数学模型和细分原理基础上,对自适应控制技术在步进电机中的应用进行了研究,设计了以PIC16F877单片机和L6219驱动芯片为核心的控制与驱动单元,采用自适应细分控制算法的多轴运动控制系统,解决步进电机在低频运行时转矩脉动、细分切换引起速度突变和宽广范围内速度平滑控制问题。给出了控制系统的主要硬件电路以及软件设计方案和相应的流程图,最后在实际控制步进电机运行的基础上给出了步进电机运行时的细分控制电流的波形和电机绕组电流的波形。实验表明电流波形合理,步进电机宽广运行平滑且噪音低,性能良好。     

多通道集成化步进电机控制器设计

为了兼顾步进电机控制器的高性能运行性能和高集成度两个方面的特点,设计了一种基于DSP的多通道度集成化步进电机细分控制器。该控制器能同时控制3个通道的步进电机运行,各通道共用一个DSP和D/A转换芯片。通道间能够单独工作,并且每个通道的步进电机可以实现多细分控制。实验结果表明该设计有效提高步进电机的运行性能和控制器的集成度。     

基于正弦细分驱动技术的步进电机控制系统设计

将步进电机与AT89C51单片机紧密结合起来,运用正弦细分驱动技术,通过编程的方法,对步进电机的正转、反转以及速度快慢等进行控制,使其在一定范围内运行,可以方便灵活地控制步进电机的运行状态,以实现传统的步进电机控制的高度自动化。软件程序首先经Proteus ISIS软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证,然后通过硬件调试验证程序代码的实际功能,完成了对控制器的设计。实践表明该系统能可靠运行。     

基于自适应细分技术的步进电动机加减速控制

针对步进电动机传统加减速算法是基于固定细分、不能同时兼顾低速和高速稳定运行的问题,提出把自适应细分技术引入步进电动机的加减速控制算法中,即在不同转速阶段施加不同的细分数,这样不仅降低了电机在低频运行时的转矩脉动,而且能实现电机在宽速范围内的平滑控制。实验结果表明,细分数可以自动切换,电机加减速平稳,此种算法具有可行性和有效性。     

基于主动式阻尼的混合式步进电机转速振荡抑制控制

混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,将电流i_d控制恒为额定电流,利用位置误差和速度误差调节电流i_q生成瞬时转矩,抑制电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现电机闭环反馈控制,提出一种将同步频率提取滤波器(SFF)与三阶锁相环(PLL³rd)相结合的无传感器控制方法。SFF可以滤除反电动势信号中的高次谐波,PLL³rd能消除转速变化过程中的稳态误差。实验证明,该方法有效抑制了步进电机运行过程中的振荡现象,提升了电机的运行品质。     

用单片微机实现步进电机优化控制

近年来,步进电机在绘图仪、磁盘驱动器、打印机等智能化仪器中得到广泛应用,同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。本文用MC68701单片微机实现了步进电机运行鮑三个阶段(加速段、恒速段、减速段)的控制,采用阻尼及超前角为负0.5步方法减少电机的振荡;用改变相电流方法实现步进电机的精定位。实践表明,这些方法能使步进电机快速稳定运行,达到了优化控制的目的。     

步进电动机失步原因分析及解决办法

电机属于一种控制电机,它是在一般旋转电机理论的基础上发展起来的具有特殊用途的电机,它主要是作信号的传递和转换,对其要求主要是运行的可靠性及快速反应的高精度。步进电机与交、直流伺服电机相比,在低速运行时有较大噪声和振动,在过载或高转速运行时会产生失步现象。利用步进电机控制机床的进给运动,限制了数控机床的精度和可靠性。步进电动机经常被用于精确定位的场合,因而保证步进电机不发生失步至关重要。电动机失步会影响数控系统的稳定性和控制精度,造成数控机床加工精度下降。分析了造成其失步的种种原因,有针对性地采取各项措施,克服失步带来的影响。     

步进电机运行精度分析及细分电路的合理使用

步进电机运行精度分析及细分电路的合理使用冯志华（中国科学技术大学合肥２３００２６）１引言步进电机能方便地进行速度与角度控制，使其在现代自动控制方面占有越来越重要的地位。即使在开环状态下，它也能实现较高精度的位置控制。然而，步进电机在使用时，其可控角是...     

用于提高全自动测试分选速度的系统设计

介绍一种通过程序判断来设置步进电机正反转选择短路径转动,同时采用了通过步进电机加减速的运行方式,来提高全自动测试分选设备分选速度的设计方法。     

基于DSP与光栅的步进电机速度与位置复合控制

鉴于相机调焦过程中频繁变步长、频繁启停,粗调焦时快速性好、精调焦时位置控制精度高的工作需求,提出了基于DSP与光栅的步进电机速度与位置复合控制方法。通过对步进电机矩频特性曲线的分析,速度控制采用指数曲线升降法。离线计算出升降频表格,运行中采用查表方式改变定时器周期寄存器装载值,从而改变输出PWM脉冲的频率以实现电机升降速控制。位置控制利用光栅尺进行位置测量实现位置的闭环控制,实验表明重复定位误差小于2μm。速度与位置复合控制使系统同时具备了稳定性、高速性和高精度性。     

基于算法优化的生物打印机电机调速方法研究

随着3D打印技术的发展，其应用领域扩展至临床医学范畴，基于3D生物技术已经实现了对皮肤组织、细胞支架等组织器官的增材打印。3D生物打印机一般由永磁同步电机作为其移动平台驱动电机。为提高控制精度，传统方法通常采用遗传粒子群优化模糊规则等多重算法整定PI参数来控制电机，但机械地叠加算法使得算法复杂度增加，严重影响电机的控制效果。因此，本文采用分数阶PI控制代替传统PI控制，利用粒子群算法优化分数阶PI中增益、分数阶次数和模型参考自适应算法中的自适应机制，最终获取最优解。通过Simulink仿真表明，相比于传统PI控制和遗传粒子群优化模糊PI控制等方法，粒子群优化分数阶PI在电机响应速度方面分别提高了106%和56%，稳定性方面分别提高了813%和60%，适用于控制精度较高的3D生物打印机移动平台。     

用于提高全自动测试分选速度的系统设计

介绍一种通过程序判断来设置步进电机反转选择短路径转动,同时采用了通过步进电机加减速的运行方式,来提高全自动测试分选设备分选速度的没计方法.     

数控机床用多步进电机伺服系统控制

针对两相混合式步进电机低频转矩脉动和高频失步的问题,同时为了研究多电机间协调控制,结合大脑情感模型与插补理论提出了一种多电机伺服控制方法。依据混合式步进电机存在参数非线性以及轴向、径向磁场强耦合的特点,采用不依赖被控对象模型的大脑情感学习控制算法。通过分析两相混合式步进电机的磁网络模型,得到了反电动与转子转速的关系,为控制系统提供速度反馈。运用自适应插补算法,使得多电机间协调运动从而减小轮廓误差。通过分析实验结果,表明运用大脑情感学习控制算法能够克服两相混合式步进电机时变的参数带来的影响,有效提高电机的响应速度和带载能力。自适应插补算法能够根据不同轮廓曲线控制多电机协调运动,提高了加工精度和速度。     

基于TMS320LF2407DSP的直线步进电机速度控制的研究

直线步进电机与一般步进电机有着相似的机械特性,在实际应用中,人们总希望直线步进电机能精确而又能在最短的时间内完成执行的任务。一般的速度控制中容易出现失步和过冲的现象,影响了控制精度。因此,在理论分析的基础上得知采用按指数规律升降速的方法,直线步进电机的执行效率高,而且运行平稳。并且利用TMS320LF2407DSP在电机控制方面的优势,使得直线步进电机的运行性能更加完善。     

基于带PWM模块单片机的步进电机细分驱动技术

本文以两相双极式步进电机为例,介绍了一种利用单片机自带的PWM模块实现步进电机细分驱动的方法.该方法充分利用单片机的PWM硬件资源,通过配置硬件PWM模块,产生占空比不同的方波,在电机线圈内产生近似正弦波的阶梯型电流.与常用的恒频脉宽调制方式相比,该方法不需要D/A转换器和锯齿波发生器,不仅有利于简化电路和节约成本,而且能提高细分精度和电机运行平稳性,适用于需要精密控制的仪器仪表.     

基于卡尔曼滤波器的永磁同步电动机转速精确控制

对于高性能调速系统,需要在较宽速度范围内精确地估计和控制电机速度.然而普遍采用的位置传感器不能测出瞬时速度,需要信号处理技术来提高在每个采样瞬间的速度估计值的精度.在设计调速系统速度控制软件及硬件的基础上,采用Kalman滤波器,对噪声环境中的电机转速进行最优估计,在保证电机高速性能的情况下,改善了电机速度控制的动态性能和低速性能.实验结果表明,提出的方法简单有效.     

步进电机的高抗干扰细分控制

抗干扰能力低是现有步进电机细分控制技术中的一个突出缺点,这一缺点严重降低了步进电机细分技术在生产中应用的可靠性。本文介绍一种从控制电路上解决步进电机细分控制抗干扰能力差这一问题的方法,在不影响控制精度及步进电机运行速度的前提下,使步进电机细分控制系统的工作可靠性得到大幅度的提高。