首页 / 专利分类库 / 发电、变电或配电 / 电动机、发电机或机电变换器 / 步进电机控制方法、装置以及步进电机

步进电机控制方法、装置以及步进电机

申请号 CN202410130180.9 申请日 2024-01-30 公开(公告)号 CN117955380A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 杭州尚途半导体有限公司; 发明人 侯永乐; 仝晨安;
摘要 本 申请 提供了一种步进 电机 控制方法、装置以及步进电机,其中,该方法包括:根据步进电机的 位置 脉冲 信号 ,确定步进电机的速度信息,获取步进电机的两相 电流 的电流纹波驱动时间,并根据两相电流的电流纹波驱动时间,确定步进电机的电机负载信息,根据速度信息和/或电机负载信息确定步进电机的微步进系数,并基于微步进系数对步进电机进行控制。本申请在实现对步进电机的微步进控制的同时还能有效减小电机的运行噪声,并提高步进电机的带载能 力 。
权利要求

1.一种步进电机控制方法,其特征在于,所述方法包括:
根据步进电机的位置脉冲信号,确定所述步进电机的速度信息;
获取所述步进电机的两相电流的电流纹波驱动时间,并根据所述两相电流的电流纹波驱动时间,确定所述步进电机的电机负载信息;
根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,并基于所述微步进系数对所述步进电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据步进电机的位置脉冲信号,确定所述步进电机的速度信息,包括:
确定所述位置脉冲信号的周期值,将所述周期值作为所述速度信息,所述周期值与所述速度信息为负相关关系。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述两相电流的电流纹波驱动时间,确定所述步进电机的电机负载信息,包括:
确定第一相电流的第一电流纹波驱动时间以及第二相电流的第二电流纹波驱动时间;
确定所述第一电流纹波驱动时间和所述第二电流纹波驱动时间的差值,并将所述差值作为所述电机负载信息,其中,所述差值和所述步进电机的负载大小为负相关关系。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,包括:
确定所述速度信息的第一权重,并确定所述电机负载信息的第二权重,所述第一权重用于表征所述速度信息对所述微步进系数的影响程度,所述第二权重用于表征所述电机负载信息对所述微步进系数的影响程度;
根据所述速度信息、所述第一权重、所述电机负载信息以及所述第二权重确定所述微步进系数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所述速度信息、所述第一权重、所述电机负载信息以及所述第二权重确定所述微步进系数,包括:
确定所述速度信息和所述第一权重的第一乘积;
确定所述电机负载信息和所述第二权重的第二乘积;
将所述第一乘积和所述第二乘积的和作为所述微步进系数。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,包括:
确定所述速度信息的速度系数,将所述速度信息和所述速度系数的乘积作为所述微步进系数。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,包括:
确定所述电机负载信息的负载系数,将所述电机负载信息和所述负载系数的乘积作为所述微步进系数。
8.一种步进电机控制装置,其特征在于,所述装置包括:
速度确定模,用于根据步进电机的位置脉冲信号,确定所述步进电机的速度信息;
负载确定模块,用于获取所述步进电机的两相电流的电流纹波驱动时间,并根据所述两相电流的电流纹波驱动时间,确定所述步进电机的电机负载信息;
系数确定模块,用于根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,并基于所述微步进系数对所述步进电机进行控制。
9.一种步进电机,其特征在于,所述步进电机与权利要求8所述的步进电机控制装置通信连接。
10.一种步进电机控制系统,其特征在于,所述系统包括:度指令输入模块、角度微细分处理模块、电机角度给定模块、步进电机控制模块、电机速度计算模块、电机负载估计模块以及如权利要求9所述的步进电机;
所述角度指令输入模块的输出端分别与所述角度微细分处理模块的输入端和所述电机速度计算模块的输入端连接,所述电机速度计算模块的输
出端与所述角度微细分处理模块的输入端连接,所述电机负载估计模块的输出端与所述角度微细分处理模块的输入端连接;
所述角度微细分处理模块的输出端与所述电机角度给定模块的输入端连接,所述电机角度给定模块的输出端与所述步进电机控制模块的输入端连接,所述步进电机的输出端与所述步进电机和所述电机负载估计模块连接;
所述角度指令输入模块用于输出给定的位置脉冲信号,所述电机速度计算模块用于根据所述位置脉冲信号确定所述步进电机的速度,所述电机负载估计模块用于根据所述步进电机控制模块输出的、所述步进电机的两相电流纹波的驱动时间之间的差值确定电机负载信息;
所述角度微细分处理模块用于根据所述电机速度计算模块输出的速度信息以及所述电机负载估计模块输出的电机负载信息,确定所述步进电机的微步进系数,并将所述微步进系数发送给电机角度给定模块,以使得所述电机角度给定模块基于所述微步进系数对所述步进电机进行微步进控制。

说明书全文

步进电机控制方法、装置以及步进电机

技术领域

[0001] 本申请涉及步进电机技术领域,具体而言,涉及一种步进电机控制方法、装置以及步进电机。

背景技术

[0002] 为了实现对步进电机更加精细的控制,需要针对不同的工况适应性的调整步进电机的步距
[0003] 微步进系数是步进电机中用于对步进电机运行的步距角实现细分的参数,现有技术中,步进电机驱动器的微步进系数一般需要根据电机的运行工况进行人为调整。
[0004] 然而当步进电机的运行工况多变,即电机速度和电机负载均频繁变化时,上述人为调整的、不合适的微步进系数可能会导致步进电机带载能的下降和运行噪声的增大,因此如何实现步进电机微步进系数的自适应性调整就成为了亟待解决的问题。发明内容
[0005] 本申请的目的在于,针对上述现有技术中的不足,提供一种步进电机控制方法、装置以及步进电机,以解决现有技术中难以实现步进电机微步进系数的自适应性调整的问题。
[0006] 为实现上述目的,本申请采用的技术方案如下:
[0007] 第一方面,本申请提供了一种步进电机控制方法,所述方法包括:
[0008] 根据步进电机的位置脉冲信号,确定所述步进电机的速度信息;
[0009] 获取所述步进电机的两相电流的电流纹波驱动时间,并根据所述两相电流的电流纹波驱动时间,确定所述步进电机的电机负载信息;
[0010] 根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,并基于所述微步进系数对所述步进电机进行控制。
[0011] 可选的,所述根据步进电机的位置脉冲信号,确定所述步进电机的速度信息,包括:
[0012] 确定所述位置脉冲信号的周期值,将所述周期值作为所述速度信息,所述周期值与所述速度信息为负相关关系。
[0013] 可选的,所述根据所述任意两相电流的电流纹波驱动时间,确定所述步进电机的电机负载信息,包括:
[0014] 确定第一相电流的第一电流纹波驱动时间以及第二相电流的第二电流纹波驱动时间;
[0015] 确定所述第一电流纹波驱动时间和所述第二电流纹波驱动时间的差值,并将所述差值作为所述电机负载信息,其中,所述差值和所述步进电机的负载大小为负相关关系。
[0016] 可选的,所述根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,包括:
[0017] 确定所述速度信息的第一权重,并确定所述电机负载信息的第二权重,第一权重用于表征速度信息对微步进系数的影响程度,第二权重用于表征电机负载信息对微步进系数的影响程度;
[0018] 根据所述速度信息、所述第一权重、所述电机负载信息以及所述第二权重确定所述微步进系数。
[0019] 可选的,所述根据所述速度信息、所述第一权重、所述电机负载信息以及所述第二权重确定所述微步进系数,包括:
[0020] 确定所述速度信息和所述第一权重的第一乘积;
[0021] 确定所述电机负载信息和所述第二权重的第二乘积;
[0022] 将所述第一乘积和所述第二乘积的和作为所述微步进系数。
[0023] 可选的,所述根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,包括:
[0024] 确定所述速度信息的速度系数,将所述速度信息和所述速度系数的乘积作为所述微步进系数。
[0025] 可选的,所述根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,包括:
[0026] 确定所述电机负载信息的负载系数,将所述电机负载信息和所述负载系数的乘积作为所述微步进系数。
[0027] 第二方面,本申请提供了一种步进电机控制装置,所述装置包括:
[0028] 速度确定模,用于根据步进电机的位置脉冲信号,确定所述步进电机的速度信息;
[0029] 负载确定模块,用于获取所述步进电机的两相电流的电流纹波驱动时间,并根据所述两相电流的电流纹波驱动时间,确定所述步进电机的电机负载信息;
[0030] 系数确定模块,用于根据所述速度信息和/或所述电机负载信息确定所述步进电机的微步进系数,并基于所述微步进系数对所述步进电机进行控制。
[0031] 可选的,所述速度确定模块具体用于:
[0032] 确定所述位置脉冲信号的周期值,将所述周期值作为所述速度信息,所述周期值与所述速度信息为负相关关系。
[0033] 可选的,所述负载确定模块,具体用于:
[0034] 确定第一相电流的第一电流纹波驱动时间以及第二相电流的第二电流纹波驱动时间;
[0035] 确定所述第一电流纹波驱动时间和所述第二电流纹波驱动时间的差值,并将所述差值作为所述电机负载信息,其中,所述差值和所述步进电机的负载大小为负相关关系。
[0036] 可选的,所述系数确定模块,用于:
[0037] 确定所述速度信息的第一权重,并确定所述电机负载信息的第二权重;
[0038] 根据所述速度信息、所述第一权重、所述电机负载信息以及所述第二权重确定所述微步进系数。
[0039] 可选的,所述系数确定模块,用于:
[0040] 确定所述速度信息和所述第一权重的第一乘积;
[0041] 确定所述电机负载信息和所述第二权重的第二乘积;
[0042] 将所述第一乘积和所述第二乘积的和作为所述微步进系数。
[0043] 可选的,所述系数确定模块,用于:
[0044] 确定所述速度信息的速度系数,将所述速度信息和所述速度系数的乘积作为所述微步进系数。
[0045] 可选的,所述系数确定模块,用于:
[0046] 确定所述电机负载信息的负载系数,将所述电机负载信息和所述负载系数的乘积作为所述微步进系数。
[0047] 第三方面,本申请提供了一种步进电机,所述步进电机与上述第二方面所述的步进电机控制装置通信连接。
[0048] 第四方面,本申请提供了一种步进电机控制系统,所述系统包括:角度指令输入模块、角度微细分处理模块、电机角度给定模块、步进电机控制模块、电机速度计算模块、电机负载估计模块以及上述第三方面所述的步进电机;
[0049] 所述角度指令输入模块的输出端分别与所述角度微细分处理模块的输入端和所述电机速度计算模块的输入端连接,所述电机速度计算模块的输出端与所述角度微细分处理模块的输入端连接,所述电机负载估计模块的输出端与所述角度微细分处理模块的输入端连接;
[0050] 所述角度微细分处理模块的输出端与所述电机角度给定模块的输入端连接,所述电机角度给定模块的输出端与所述步进电机控制模块的输入端连接,所述步进电机的输出端与所述步进电机和所述电机负载估计模块连接;
[0051] 所述角度指令输入模块用于输出给定的位置脉冲信号,所述电机速度计算模块用于根据所述位置脉冲信号确定所述步进电机的速度,所述电机负载估计模块用于根据所述步进电机控制模块输出的、所述步进电机两相电流纹波的驱动时间之间的差值确定电机负载信息。
[0052] 所述角度微细分处理模块用于根据所述电机速度计算模块输出的速度信息以及所述电机负载估计模块输出的电机负载信息,确定所述步进电机的微步进系数,并将所述微步进系数发送给电机角度给定模块,以使得所述电机角度给定模块基于所述微步进系数对所述步进电机进行微步进控制。
[0053] 本申请的有益效果是:本申请基于速度信息以及电机负载能力确定微步进系数,考虑到速度信息对微步进系数的影响,可以有效减小步进电机运行过程中的噪声,考虑到电机负载信息对微步进系数的影响,可以提高步进电机的带载能力。因此,本申请在实现对步进电机的微步进控制的同时还能有效减小电机的运行噪声,并提高步进电机的带载能力。附图说明
[0054] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0055] 图1示出了本申请实施例提供的一种步进电机控制方法的流程图
[0056] 图2示出了本申请实施例提供的一种两相电流的电流纹波的示意图;
[0057] 图3示出了本申请实施例提供的一种确定电机负载信息的流程图;
[0058] 图4示出了本申请实施例提供的一种确定微步进系数的流程图;
[0059] 图5示出了本申请实施例提供的又一种确定微步进系数的流程图;
[0060] 图6示出了本申请实施例提供的一种微步进系数自适应性控制的系统框图
[0061] 图7示出了本申请实施例提供的一种步进电机控制方法的整体流程图;
[0062] 图8示出了本申请实施例提供的一种步进电机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

[0063] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当理解,本申请中附图仅起到说明和描述的目的,并不用于限定本申请的保护范围。另外,应当理解,示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解,流程图的操作可以不按顺序实现,没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外,本领域技术人员在本申请内容的指引下,可以向流程图添加一个或多个其他操作,也可以从流程图中移除一个或多个操作。
[0064] 另外,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0065] 需要说明的是,本申请实施例中将会用到术语“包括”,用于指出其后所声明的特征的存在,但并不排除增加其它的特征。
[0066] 基于微步进系数可以对输入步进电机的脉冲信号进行细分,以实现对步进电机的微步进控制。
[0067] 为了使步进电机在不同的运行工况下都能够保持较好的带载能力,并降低运行噪声,现有技术中,一般都是通过人为对步进电机的微步进系数进行调整,从而适应不同的工况。
[0068] 但是,人为调整的步进电机的微步进系数存在不合适、不及时的情况,因此如何实现步进电机微步进系数的自适应性调整就成为了亟待解决的问题。
[0069] 基于此,本申请提出一种步进电机控制方法,通过步进电机的速度信息和电机负载信息实时计算步进电机的微步进系数,并利用该微步进系数实时对给定位置脉冲进行细分以实现步进电机的微步进控制。本申请的微步进系数自适应控制方案同时考虑了电机速度和电机负载对微步进系数的影响可在全速范围内减小步进电机的运行噪声以及提高步进电机的带载能力。
[0070] 接下来结合图1对本申请的步进电机控制方法进行说明,如图1所示,该方法的执行主体可以是设置在步进电机中的计算模块,或是与步进电机通信连接的电子设备,该方法包括:
[0071] S101、根据步进电机的位置脉冲信号,确定步进电机的速度信息。
[0072] 其中,步进电机的位置脉冲信号可以是用户设定的、给定位置的、输入步进电机的脉冲信号。
[0073] 步进电机的速度信息可以是步进电机的速度,或是其他能够间接表征步进电机速度的信息。
[0074] 作为一种可能的实施方式,由于步进电机的速度可以基于位置脉冲信号计算得到,因此可以通过位置脉冲信号的周期值表示步进电机的速度,将位置脉冲信号的周期值作为速度信息。
[0075] S102、获取步进电机的两相电流的电流纹波驱动时间,并根据两相电流的电流纹波驱动时间,确定步进电机的电机负载信息。
[0076] 可选的,两相电流可以是步进电机的任意两相电流。
[0077] 需要说明的是,电机的负载信息与步进电机两相电流驱动时间之间存在关联关系,因此可以根据两相电流的电流纹波驱动时间确定步进电机的电机负载信息。
[0078] 接下来首先对这种关联关系进行说明。步进电机驱动系统一般采用H桥电路来驱动步进电机运行,而且通常采用恒定衰减时间的慢衰减控制或混合衰减控制。对此此类恒定衰减时间的衰减控制来说,其电流纹波的驱动时间在一个电流周期内的不同时刻是不同的,对同一相电流而言,在负载由轻变重的过程中,其电流纹波的驱动时间在一个电流周期内的不同时刻趋于一致。
[0079] 以图2为例,图中,△t1和△t2分别为相电流ia电流纹波的驱动时间和相电流ib电流纹波的驱动时间。在相电流ia和相电流ib两相电流相交的时刻,若此时负载较轻,则两相电流纹波的驱动时间之间的差值较大;反之,若此时负载较重,则两相电流纹波的驱动时间之间的差值较小。可见实际负载的大小与两相电流驱动时间之间的差值成反比,因此可以基于两相电流驱动时间的差值表示电机负载信息。
[0080] S103、根据速度信息和/或电机负载信息确定步进电机的微步进系数,并基于微步进系数对步进电机进行控制。
[0081] 需要说明的是,本申请中可以仅通过速度信息或仅通过电机负载信息确定微步进系数。也可以通过速度信息和电机负载信息共同确定微步进系数,此时可以得到更加精确的微步进系数的值,从而实现对步进电机更精准的控制。
[0082] 其中,步进电机的速度信息对步进电机的运行噪声存在影响,因此为了减小步进电机的运行噪声,可令步进电机的微步进系数与电机的速度成反比,即电机速度越低,微步进系数越大;电机速度越高,微步进系数越小。
[0083] 同时为了提高步进电机在全速范围内的带载能力,可令步进电机的微步进系数与电机的负载成反比,即电机负载越小,微步进系数越大;电机负载越大,微步进系数越小。
[0084] 以步进电机某一相电流I为例,当电流幅值恒定为Im,则步进电机驱动器所控制的电流I数学表达式为I=Im×sinθ,其中θ为步进电机的当前角度值,通过不断改变该角度值θ(例如从0到360度循环给定),就可以实现步进电机的正常旋转运行。
[0085] 其中,步进电机的微步进系数就决定了这个0到360度给定的步长,步长越小,则步进电机旋转会越平滑。
[0086] 示例性的,假设给定的步长为步进电机的步距角(以3度为例),当步进电机微步进系数为N,则步进电机驱动器所控制的电流I数学表达式为I=Im×sin(θ÷N),当微步进系数选择N=64时,这意味着微步进角度(也是角度变化步长)为(3÷64)度,从而实现对电机相电流I=Im×sin(θ÷N)的微步进控制。
[0087] 本申请实施例中,根据步进电机的位置脉冲信号,确定步进电机的速度信息,获取步进电机的两相电流的电流纹波驱动时间,并根据两相电流的电流纹波驱动时间,确定步进电机的电机负载信息,根据速度信息和/或电机负载信息确定步进电机的微步进系数,并基于微步进系数对步进电机进行控制。
[0088] 本申请基于速度信息以及电机负载能力确定微步进系数,考虑到速度信息对微步进系数的影响,可以有效减小步进电机运行过程中的噪声,考虑到电机负载信息对微步进系数的影响,可以提高步进电机的带载能力。因此,本申请在实现对步进电机的微步进控制的同时还能有效减小电机的运行噪声,并提高步进电机的带载能力。
[0089] 以下是对上述S101步骤中根据步进电机的位置脉冲信号,确定步进电机的速度信息的说明,该步骤包括:
[0090] 确定位置脉冲信号的周期值,将周期值作为速度信息,周期值与速度信息为负相关关系。
[0091] 作为一种可能的实施方式,可以将周期值直接作为位置脉冲信号的速度信息,周期值的倒数即为步进电机的速度。
[0092] 需要说明的是,本申请中为了便于计算,将位置脉冲信号的周期值作为速度信息,也可以基于周期值确定步进电机的速度,并将步进电机的速度作为速度信息,或是将其他能够表征步进电机的速度的参数作为速度信息,本申请在此不做限制。
[0093] 以下是对上述S102步骤中根据任意两相电流的电流纹波驱动时间,确定步进电机的电机负载信息的进一步说明,如图3所示,上述S102步骤包括:
[0094] S301、确定第一相电流的第一电流纹波驱动时间以及第二相电流的第二电流纹波驱动时间。
[0095] 可选的,第一相电流和第二相电流可以是步进电机的任意两相电流。
[0096] 其中,第一电流纹波驱动时间和第二电流纹波驱动时间可以是第一相电流和第二相电流相交时刻驱动时间的时间值。
[0097] S302、确定第一电流纹波驱动时间和第二电流纹波驱动时间的差值,并将差值作为电机负载信息,其中,差值和步进电机的负载大小为负相关关系。
[0098] 可选的,第一电流纹波驱动时间和第二电流纹波驱动时间的差值与步进电机的负载大小成反比,本申请中选择基于步进电机两相电流相交时刻的两相电流纹波的驱动时间之间的差值来实现对电机负载的估计,可以便于后续微步进系数的计算。但应理解,其他可以表征步进电机负载大小的信息也可以作为电机负载信息用于计算微步进系数,本申请在此不做限制。
[0099] 示例性的,也可以通过电流检测法检测电流来判断负载大小,或是通过转速检测法检测转速来判断步进电机的负载大小,或是同时测量步进电机的转速和电流,综合考虑得到步进电机的负载情况,得到电机负载信息。
[0100] 接下来对上述根据速度信息和/或电机负载信息确定步进电机的微步进系数的步骤进行说明,如图4所示,上述S103步骤包括:
[0101] S401、确定速度信息的第一权重,并确定电机负载信息的第二权重,第一权重用于表征速度信息对微步进系数的影响程度,第二权重用于表征电机负载信息对微步进系数的影响程度。
[0102] 可选的,第一权重和第二权重可以基于实际需求由用户设定,示例性的,如果需要尽量提高电机的带载能力,则可以增大第二权重,如果更需要减小步进电机在运行过程中的噪声,则可以增大第一权重,具体数值本申请在此不做限制。
[0103] S402、根据速度信息、第一权重、电机负载信息以及第二权重确定微步进系数。
[0104] 作为一种可能的实施方式,可以根据速度信息和第一权重的乘积以及电机负载信息和第二权重的乘积确定微步进系数。如图5所示,此时上述S402步骤包括:
[0105] S501、确定速度信息和第一权重的第一乘积。
[0106] S502、确定电机负载信息和第二权重的第二乘积。
[0107] S503、将第一乘积和第二乘积的和作为微步进系数。
[0108] 示例性的,微步进系数的计算可以如下式(1)所示:
[0109] m=x*|Δt1‑Δt2|+y*T        (1)
[0110] 其中,m为步进电机的微步进系数,△t1和△t2分别为步进电机两相电流相交时刻的相电流ia电流纹波的驱动时间和相电流ib电流纹波的驱动时间,T为位置脉冲信号的周期值,x为电机负载权重系数,即第二权重,y为电机速度权重系数,即第一权重。
[0111] 作为一种可能的实施方式,可以基于速度信息直接确定步进电机的微步进系数,包括:
[0112] 确定速度信息的速度系数,将速度信息和速度系数的乘积作为微步进系数。
[0113] 可选的,速度系数可以将步进电机的速度转化为微步进系数,速度系数可以由用户根据实际作业需求确定,或是基于历史数据中速度与微步进系数的关系确定。
[0114] 作为另一种可能的实施方式,也可以基于电机负载信息确定步进电机的微步进系数,此时上述S103步骤包括:
[0115] 确定电机负载信息的负载系数,将电机负载信息和负载系数的乘积作为微步进系数。
[0116] 可选的,负载系数可以将电机负载信息转化为微步进系数,负载系数可以由用户设定,或是基于历史数据中电机负载信息与微步进系数的关系确定。
[0117] 如图6所示,是一种步进电机的微步进系数的自适应控制的系统框图,接下来参照图6,并结合图7给出的一种本申请的步进电机控制方法的整体流程对整个过程进行说明。
[0118] 参照图6,系统中包括:角度指令输入模块、角度微细分处理模块、电机角度给定模块、步进电机控制模块、电机速度计算模块、电机负载估计模块以及步进电机。
[0119] 其中,角度指令输入模块的输出端分别与角度微细分处理模块的输入端和电机速度计算模块的输入端连接,电机速度计算模块的输出端与角度微细分处理模块的输入端连接,电机负载估计模块的输出端与角度微细分处理模块的输入端连接。
[0120] 角度微细分处理模块的输出端与电机角度给定模块的输入端连接,电机角度给定模块的输出端与步进电机控制模块的输入端连接,步进电机的输出端与步进电机和电机负载估计模块连接。
[0121] 图6所示的系统中,虚线框中的模块用于进行微步进系数的自适应性控制,角度指令输入模块用于给定位置脉冲信号,电机速度计算模块用于根据角度指令输入模块给定的位置脉冲信号确定步进电机的速度。
[0122] 电机负载估计模块用于根据步进电机控制模块输出的、步进电机两相电流纹波的驱动时间之间的差值确定电机负载信息。
[0123] 角度微细分处理模块可以根据电机速度计算模块输出的速度信息以及电机负载估计模块输出的电机负载信息,确定步进电机的微步进系数,并将微步进系数发送给电机角度给定模块,以使得电机角度给定模块基于微步进系数确定步进电机的微步进角度,并由步进电机控制模块基于微步进角度进行步进电机的微步进控制。
[0124] 基于同一发明构思,本申请实施例中还提供了与步进电机控制方法对应的步进电机控制装置,由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例上述步进电机控制方法相似,因此装置的实施可以参见方法的实施,重复之处不再赘述。
[0125] 参照图8所示,为本申请实施例提供的一种步进电机控制装置的示意图,所述装置包括:速度确定模块801、负载确定模块802以及系数确定模块803;其中:
[0126] 速度确定模块801,用于根据步进电机的位置脉冲信号,确定步进电机的速度信息;
[0127] 负载确定模块802,用于获取步进电机的两相电流的电流纹波驱动时间,并根据两相电流的电流纹波驱动时间,确定步进电机的电机负载信息;
[0128] 系数确定模块803,用于根据速度信息和/或电机负载信息确定步进电机的微步进系数,并基于微步进系数对步进电机进行控制。
[0129] 可选的,速度确定模块801具体用于:
[0130] 确定位置脉冲信号的周期值,将周期值作为速度信息,周期值与速度信息为负相关关系。
[0131] 可选的,负载确定模块802,具体用于:
[0132] 确定第一相电流的第一电流纹波驱动时间以及第二相电流的第二电流纹波驱动时间;
[0133] 确定第一电流纹波驱动时间和第二电流纹波驱动时间的差值,并将差值作为电机负载信息,其中,差值和步进电机的负载大小为负相关关系。
[0134] 可选的,系数确定模块803,用于:
[0135] 确定速度信息的第一权重,并确定电机负载信息的第二权重,第一权重用于表征速度信息对微步进系数的影响程度,第二权重用于表征电机负载信息对微步进系数的影响程度;
[0136] 根据速度信息、第一权重、电机负载信息以及第二权重确定微步进系数。
[0137] 可选的,系数确定模块803,用于:
[0138] 确定速度信息和第一权重的第一乘积;
[0139] 确定电机负载信息和第二权重的第二乘积;
[0140] 将第一乘积和第二乘积的和作为微步进系数。
[0141] 可选的,系数确定模块803,用于:
[0142] 确定速度信息的速度系数,将速度信息和速度系数的乘积作为微步进系数。
[0143] 可选的,系数确定模块803,用于:
[0144] 确定电机负载信息的负载系数,将电机负载信息和负载系数的乘积作为微步进系数。
[0145] 关于装置中的各模块的处理流程、以及各模块之间的交互流程的描述可以参照上述方法实施例中的相关说明,这里不再详述。
[0146] 本申请实施例通过基于速度信息以及电机负载能力确定微步进系数,考虑到速度信息对微步进系数的影响,可以有效减小步进电机运行过程中的噪声,考虑到电机负载信息对微步进系数的影响,可以提高步进电机的带载能力。因此,本申请在实现对步进电机的微步进控制的同时还能有效减小电机的运行噪声,并提高步进电机的带载能力。
[0147] 本申请实施例还提供了一种步进电机,步进电机可以与上述步进电机控制装置通信连接,上述步进电机控制装置也可以设置在步进电机中。
[0148] 本申请实施例还提供了一种步进电机控制系统,系统中可以包括上述步进电机,系统框图可以如图6所示。
[0149] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统和装置的具体工作过程,可以参考方法实施例中的对应过程,本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
[0150] 另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0151] 以上仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。
QQ群二维码
意见反馈