[发明专利]两相混合式步进电机位置闭环矢量控制方法、系统

说明书

本发明公开了一种两相混合式步进电机位置闭环矢量控制方法、系统，控制方法包括以下步骤：S1、获取两相混合式步进电机的转子的机械角度；S2、将目标机械角度与机械角度作差后进行PID计算，将得到的计算结果进行限幅，得到处于第一坐标系下的交轴参考电压；S3、获取转子的电角度；S4、根据交轴参考电压、电角度，得到处于第二坐标系下的两相混合式步进电机的定子线圈的两相电压；S5、根据两相电压得到控制量；S6、根据控制量对两相混合式步进电机进行控制；S7、重复步骤S1至S6，直至当步骤S2中的差值处于第一预设范围时，两相混合式步进电机停止在步骤S2的目标机械角度对应的位置。该方法具有算法运算量小、电机运行平稳等优点。

技术领域

本发明属于步进电机技术领域，具体涉及一种两相混合式步进电机位置闭环矢量控制方法、系统。

背景技术

现有的两相混合式步进电机矢量控制系统，通常采用的是位置P环、速度PI环、力矩PI环三环串联控制，在进行最外环的位置控制时，运算量非常大，需要高主频高处理速度的微控制器或使用专用的数字信号处理器(DSP)才能保证控制算法较好的运算实时性，让电机运行平稳。

其次，现有的两相混合式步进电机矢量控制系统，通常采用的是SVPWM调制方式，这在大多数只有单点比较PWM定时器的微控制器中，不容易产生这种矢量PWM波形。

并且，现有的两相混合式步进电机矢量控制系统，力矩PI环的控制质量依赖于电机电阻和电感参数的识别，因为力矩PI环作为电机控制的最内环，所以电机的运行质量也很大程度依赖于系统对电机参数的识别。

再次，现有的两相混合式步进电机矢量控制系统，电机的运行质量也依赖于速度PI环里面对电机转速的测量和采样，现有方法测量电机转速一般使用增量式光电编码器，具有结构复杂，成本高等缺陷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种两相混合式步进电机位置闭环矢量控制方法、系统，该控制方法具有算法运算量小、电机运行平稳等优点。

根据本发明实施例的两相混合式步进电机位置闭环矢量控制方法，包括以下步骤：S1、获取两相混合式步进电机的转子的机械角度；S2、将目标机械角度与步骤S1得到的所述机械角度作差后进行PID计算，将得到的计算结果进行限幅，得到处于第一坐标系下的交轴参考电压；S3、获取所述转子的电角度；S4、令直轴参考电压为0，根据所述交轴参考电压、所述电角度，得到处于第二坐标系下的所述两相混合式步进电机的定子线圈的两相电压；S5、根据所述两相电压得到控制量；S6、根据所述控制量对所述两相混合式步进电机进行控制；S7、重复步骤S1至S6，直至当步骤S2中的所述差值处于第一预设范围时，所述两相混合式步进电机停止在步骤S2的所述目标机械角度对应的位置。

根据本发明实施例的两相混合式步进电机位置闭环矢量控制方法，采用多个步骤相配合，具有算法运算量小、电机运行平稳等优点。

根据本发明的一个实施例，所述的两相混合式步进电机位置闭环矢量控制方法，所述控制方法涉及的控制系统包括编码器，步骤S1通过所述编码器得到所述两相混合式步进电机的转子的机械角度。

根据本发明的一个实施例，步骤S3中，通过所述编码器再次得到所述两相混合式步进电机的转子的机械角度，计算所述转子的电角度。

根据本发明的一个实施例，所述控制方法涉及的控制系统包括PID控制器，步骤S2中，所述差值经过所述PID控制器的比例单元项、积分单元项和微分单元项计算限幅输出。

根据本发明的一个实施例，步骤S2中的所述第一坐标系为随电机转子旋转的旋转坐标系，步骤S4中的所述第二坐标系为随电机定子静止的静止坐标系。