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(PLL~3rd)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,PLL~3rd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。

基于ESMO-DPLL的混合式步进电机主动式阻尼控制

针对混合式步进电机阻尼系数较小引起的振荡以及失步问题,提出一种主动式阻尼闭环控制方法提高步进电机的控制品质。首先,该方法基于同步旋转dq坐标系下的电机模型,将电流id控制恒为额定电流,利用转速误差调节电流iq生成瞬时转矩,改善电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现转速闭环,提出一种扩展滑模反电动势观测器(ESMO)与双锁相环(DPLL)相结合的无传感器控制方法,ESMO改善了传统滑模观测器的抖振问题,DPLL能消除加减速过程中的稳态误差。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。

基于IHF-PLL^(3)rd的混合式步进电机主动式阻尼控制

混合式步进电机本身阻尼极小,在实际运行过程中经常会发生振荡过大、甚至失步的问题。为提高步进电机的控制品质,提出一种基于三阶锁相环(third-orderphaselocked loop,PLL^(3)rd)-积分谐波滤波器(integral harmonic filter,IHF)的步进电机主动式阻尼控制方法。首先,主动式阻尼控制是利用同步d-q坐标系调节定子电流,其中控制id恒定为额定电流,调节iq生成瞬时转矩以抑制振荡。其次,为实现转速闭环达到增加电机阻尼的目的,提出一种PLL^(3)rd与IHF相结合的转速观测方法。其中,PLL^(3)rd可消除电机加减速过程中的稳态误差,而IHF可以有效滤除电机反电势中的高次谐波分量,该方法解决了传统微步控制中只减小了振荡幅度但是没有改变控制系统阻尼大小的问题。最后,通过实验验证所提方案的有效性。

基于DSP的步进电机细分驱动系统设计

介绍了基于TMS320F2806芯片控制的步进电动机的细分驱动系统,利用电流合成矢量的旋转法实现了高精度细分方案。开发了两相混合式步进电机的硬件电路,反馈部分采用了高精度的电流互感器对电流采样;实现了控制系统的电流闭环PI调节算法。最后,对系统进行了实验研究,表明该系统运行平稳,电流波形良好,噪声低,定位精度高。

混合式步进电机驱动系统的统一状态方程

将混合式步进电机当作隐极同步电机，建立步进电机驱动系统（包括电机、功放电路、Ｂｕｃｋ变换器）的统一状态方程，讨论了状态方程的求解问题。对稳态运行时驱动器输出电压、电感电流、电机绕组电流等作了仿真计算，并经实验校核证明了整个系统数学模型、仿真计算方法的准确性。同时用求解状态方程的方法计算了驱动系统的电磁谐振频率。

基于单片机的步进电机细分驱动器设计

在对步进电机细分驱动技术和控制环节研究的基础上,提出了基于电流矢量恒幅均匀旋转和电流追踪型脉宽调制技术,实现三相混合式步进电机细分驱动器设计。对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细介绍,通过试验对该系统的可靠性和步进精度进行了测试。试验结果表明该系统能够满足用户的定位精度要求,有效抑制了运行噪声和机械振动。同时由于该系统实现了恒力矩细分驱动,从而提高了系统的可靠性,降低了成本,具有较强的实用性。

一种小功率混合式步进电机驱动器的开发

介绍了一种小功率四相混合步进电机的驱动器的设计。该驱动器集成了环行分配器和功率放大电路 ,利于简化电机的控制部分 。

基于SPC1068的步进电动机可控转矩矢量控制

步进电动机在运行过程中存在低频振荡和失步现象。以SPC1068作为主控芯片,将两相混合式步进电动机转矩作为可控变量,通过计算获得达到预期转矩的最优交、直电流,进行矢量控制和PWM控制,向电机绕组施加控制电压。通过增量式旋转编码器,将转子位置实时反馈给主控芯片,实现对电机转矩、电流的双闭环控制。仿真结果证明,通过对电机转矩进行有效控制,能保持电机运行状态稳定,有效抑制电机低频振荡、失步堵转的现象。

双通道闭环步进电机控制器设计

针对单边驱动的大跨度、长行程直线运动平台存在翻转力矩的问题,设计并开发了一套双通道闭环步进电机运动控制器。采用"控制+驱动"的硬件架构,以STM32和FPGA为控制核心,设计了该运动控制器的硬件电路,并紧密结合数控系统原理,设计了控制器系统软件架构;在经典PID闭环调节架构的基础上,引入同步偏差调节项构成了适用于双通道同步偏差调节的新型闭环同步运动控制算法;搭建了典型的"双边驱动"实验平台,分别在空载工况、带载工况和变载工况下,以不同的速度和位移指令测试了该运动控制器的定位误差、同步误差和加减速性能。研究结果表明:双步进电机的位置定位误差和位置同步误差均保持在0~0.095 mm范围内,系统运行流畅且无任何卡顿现象,达到了预期的功能和性能要求。

基于STM32F103RB的两相混合式步进电机细分驱动器设计

根据两相混合式步进电机细分驱动原理,设计了一种基于STM32F103RB单片机的、细分度可调的步进电机驱动器。控制器采用电流矢量控制算法,通过双H桥驱动步进电机的两相转子。利用片内AD对电机转子电流进行采样,将矢量角度的目标值与测量值进行比较、调节,形成电流环,进而实现对整个周期电流阶梯的细分度控制。本文还介绍了该控制器的软硬件设计方案,并对该设计的实际电路进行了测试,结果表明控制器达到了设计目标,减少了低频振荡,提高了步进电机的控制性能。

步进电机速度控制技术研究

为解决步进电机控制精度和速度曲线的实时实现问题,对其速度控制方法进行研究。以两相混合式步进电机工作原理和数学模型为基础,在Simulink中构建了其开环控制系统模型,设计了一种可实时实现的抛物线形速度给定曲线算法,并与典型的梯形、指数型速度给定曲线算法进行了仿真比较。仿真结果表明,在单位控制周期内,抛物线型加减速曲线的最大无失步转动角度为990°,较其余两种算法至少提高了22%;驱动步进电机无失步转动360°的最小控制周期达到了42 ms,较指数型提高了22.2%。论证了该加减速算法响应速度更快,控制精度更高,降低了失步、过冲现象的发生率,避免了机械柔性冲击,延长系统寿命。

基于DSP的三相混合式步进电机驱动器设计

混合式步进电机兼有反应式和永磁式的优点,其细分驱动技术在实践中的应用越来越广泛。该文介绍了一种基于DSP的三相混合式步进电机驱动器的设计,设计中引入矢量控制的思想,实现实验表明这是一个切实可行混合式步进电机控制器设计方案。

两相步进电机控制策略及系统构建

为满足电脑绣花机控制系统中两相混合式步进电机低速时运行平稳及定位精确的控制性能要求,提出步进电机两相驱动方案及其恒力矩均匀细分相电流控制策略。以高性能微处理器PIC16F877为核心,结合DAC0832转换器芯片及双极性驱动器NJM3777,构建步进电机细分驱动控制系统。比较结果表明,该方法步进电机步矩分辨率较高,低速时运行平稳,转矩脉动小,系统运行噪音低。

新型三相混合式步进电机驱动器

本文分析了新型三相混合式步进电动机的转矩控制特性。介绍了采用IGBT功率器件和细分技术设计研制的驱动器。这种驱动器改善了步进电动机的运行工况 。