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  文章标题:基于TMS320F2812的步进电动机任意可变细分控制系统研究
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作者:ilovewhat  发表时间:2010-2-3 16:48:34
                                                                                基于TMS320F2812的步进电动机任意可变细分控制系统研究
  
摘要:介绍了一个为控制核心、采用电流矢量恒幅均匀旋转技术实现对三相混合式步进电机的全数字细分控制系统,分析了细分驱动原理,并对细分的实现方法做了改进,以实现任意可变细分。实验结果表明,系统具有良好的性能和较好的灵活性。
关键词:DSP;步进电机,细分驱动,数字控制,实验。
1细分驱动原理
    细分驱动在本质上就是把绕组的矩形电流波供电改为阶梯状电流供电。这就要求绕组中的电流以若干个等宽的阶梯上升到额定值,并以同样的阶梯从额定值下降,这样绕组所产生的磁场矢量就存在多个中间状态,合成磁场也将有多个稳定的中状态.转子就沿着这些中间状态以微步距转动。合成磁场矢量幅值决定了电机旋转力矩的大小,而相邻两合成磁场矢量夹角决定了步距角的大小。
  要使电机平稳、匀速、等步距转动,关键是合理控制绕组中的电流,使步进电机内部合成磁场的幅值恒定,且合成磁场的角度变化也要均匀。为了使电流矢量实现幅值恒定的旋转运动,需要在各相绕组中通以阶梯状的正弦电流。具体到三相混合式步进电动机,即在三相绕组A、B、C中通以电流相位相差120韵阶梯状正弦电流,即:


    由上式可见,步进电机各相在通以‘、”t的电流时,电机总的电流矢量就可以实现恒幅均匀旋转,磁场矢量也是恒幅均匀旋转的,因此采用正弦波细分驱动就可以实现步进电机的恒转矩、微步运行。
2任意可变细分实现
    一般细分控制系统的处理方法是将事先根据式(1)计算出来的对应于不同n值印分数)的电流设定值,制成表格存储在存储器中,系统运行时基于州s320F2812的步进电动机旺意可变姻爷控制系短研宅腼墨香,等只需要对表格进行查询即可。这样****的优点就是程序编制简单,对控制器的计算速度要求低。但是这种做法存在两个方面的缺陷,第一,一种细分数对应一个电流的设定表,不可能储存太多的设定值表格,也就不能做到真正的任意细分:第二,在伺服系统中,要求电机有很好的调速性,而电机运行的细分数跟转速是相互联系的,细分数的时候,电机转速就不可能太高,也就是说对调速性有很高要求时,****是能对电机的细分数进行快速切换。但是用上面的方法,在变换细分数时,要在两个表格之间找到结合点,实现则比较麻烦,如果要经常性的做这样的切换那就更困难了。
    分析式(1)、式(2)可以看到,细分驱动真正要达到的目的是磁场按要求变化,即对矗和O控制;矗为常量,O以特定的lllO flllO=丛业)变化二O值对应细分数n,如果直接对lllO进行调整,就可以真正实现任意可变细分。这样,式(1)应改为:
     

系统实现时只要在每次换步之前计算出下一步的小《](可通过三相平衡推出),对绝大部分控制器来说在一个NVM周期中完成这点运算是绰绰有余的,况且电机运行一步往往包括很多个
m,M周期。同时,为减少控制器的负担,可以在改变细分数后,将实时计算出第一个周期的电流设定值保存起来,从第二个周期开始,系统就可以按查表法来获取各相电流设定值。
3系统实现
3.1硬件
    本文提出的驱动系统以高性能DSP芯片删$320F2812为核心,加入驱动电路、电流检测电路、各种通信接口和键盘显示电路,构成功能齐全的三相混合式步进电机细分驱动系统的硬件
平台。整体框图如图l所示。
   

1)驱动电路
    构成三相桥的功率管采用RF530N,其功率等
级为100 v、15 A。功

 

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