基于(Δcos(?))?ΔI因子的步進電機驅動電流優化控制研究
2023年電子技術應用第5期
劉兆春1，胡昆2
（1.安徽大學江淮學院，安徽 合肥 230031；2.西北工業大學 自動化學院，陜西 西安 710072）
摘要： 脈沖步進指令控制的傳統步進電機具有開環定位的特點，無需位置傳感器。而開環控制的缺點在于當發生過載時容易導致失步，為了降低失步發生的概率，步進電機通常以最大電流工作，這會影響其工作效率。針對上述問題，提出了一種基于(Δcos(?))?ΔI因子的優化步進電機驅動電流的控制算法，該算法結合步進電機的特性及其步進指令脈沖，適用性強，計算過程簡單，無需額外設置步進電機的機械或電氣參數。利用混合式步進電機的實測數據進行了數據仿真實驗，證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(?))?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(?))?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送數字階躍指令脈沖來控制。每發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，會出現失步現象，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，基本的開環算法已不能滿足驅動步進電機的要求。無傳感器閉環控制技術應運而生。大多數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據。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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劉兆春1，胡昆2
（1.安徽大學江淮學院，安徽 合肥 230031；2.西北工業大學 自動化學院，陜西 西安 710072）
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