步進電機細分控制函數修正方法研究
張志利，黃先祥，劉春桐
(第二炮兵工程學院，陜西 西安 710025)
摘要：在步進電機超高分辨率細分驅動系統設計中，為了確保微步矩角的均勻性，需要對固化在eprom中的細
分控制函數值進行修正。本文設計了一種細分控制函數自動修正系統方案，并提出了基于牛頓插值法的修正方法。
關鍵詞：步進電機；細分；修正；牛頓插值法
中圖分類號：tm274 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)05-0025-04
1 引 言
在a2060- 9212型兩相混合式步進電機16位超高分辨率細分驅動系統設計中，采用了“電流矢量恒幅均勻旋轉”的細分方法，從理論上保證了失調角和微步矩角的均勻性，但當考慮到步進電機的非線性和磁路飽和等因素的影響時，即使兩相繞組嚴格按照正、余弦規律通電，實測的步進電機轉子的角位移與理想值仍有一定的倔差，這樣就需要對繞組電流值進行優化，即對固化在eprom中的細分控制函數進行修正。
2 步距的均勻性
a2060- 9212型步進電機16位超高分辨率細分驅動系統設計中，是通過對電機a、b兩相繞組加上正弦電流來實現定子電流合成矢量的“恒幅、均勻”微步進旋轉的。兩相繞組電流的數學模型表示為：
其微步矩角為：
細分控制函數發生器eprom中固化數據da.db可描述為：
式中方括號[]表示按“四舍五入”方式取整，a為eprom地址輸入。
對eprom進行數據固化是通過燒碌器、在計算機編程控制下完成的。燒碌（固化）用數據采用c語言、按照式(3)所示數學模型編程獲得，數據存儲格式為2進制，因此，其與理論控制函數的擬合程度是很高的，可以說從理論上保證了定子電流合成矢量的幅值與空間位置的穩定。
而實際情況是，氣隙磁場是定子磁勢與轉子磁鋼通過走、轉子鐵心共同感應的結果，要復雜得多。由于齒槽、鐵心材料、邊界條件等因素的存在會導致氣隙磁場偏離預期，這將使氣隙磁場不能跟隨電流合成矢量均勻旋轉，也就難以保持幅值恒定。而且，由于負載力矩也在隨時變化著（即使在空載狀態也因為軸承等固定、安裝、聯接的部件而存在一定的摩擦力矩），因此電機的失調角也隨之變化，這在開環系統中是無法糾正的。因此，諸多因素的影響使得轉子的位置在一定范圍內是不確定的，即轉子在一定程度上是無法實現均勻旋轉的。
圖．1所示為a206_0- 9212型步進電機16位超高分辨率細分下微步距角測試結果變化曲線。由圖中可以直觀地看出微步距角并不均勻，而。是呈周期性波動的，即每整步(0.9。)一小循環，每齒距(3.6。)
試驗測定也是零，轉子的微步進是不均勻的，呈現出明顯的周期性波動。磁場的邊界條件按齒槽情況呈周期性重復是導致微步距角周期性變化的根本原因，同時，不可避免的摩擦負載(摩擦力矩是不恒定的，或者說在一定范圍內也是不確定的）以及其它負載力矩的波動導致失調角出現不規則的小變動或小跳躍，也使微步距角曲線在周期性波動上出現不光滑的小鋸齒形。 反應式步進電機微步驅動與混合式相似，但其不均勻性要嚴重一些。
3微步距角不均勻對開環控制精度的影響
|
