[实用新型]一种步进电机闭环控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术领域，尤其是涉及一种步进电机闭环控制系统。

背景技术

随着科技的高速发展，各种工具机的制造日益精良，加之为增加经济效益需要不断降低成本，因此，自动化控制成为发展趋势，不仅可以提供产品的产量，还可以使得产品趋向于标准化，减少废品浪费。

自动化控制上常用到步进控制系统，传统步进系统有开环控制系统和闭环控制系统，对于开环控制系统仅仅是对电流进行闭环控制，无位置反馈和速度反馈；而现有技术中的闭环控制系统在步进电机上安装反馈装置，对位置信号进行检测，主要将位置信号和给定信号比较处理，解决位置丢步问题，但是这种闭环控制系统存在自适应控制差的缺陷，不能根据负载大小自适应调节输出力矩，动态响应差，步进电机发热严重，高速输出力矩小。

实用新型内容

为了解决现有步进控制系统控制不够全面，自适应能力差等问题，本实用新型提供一种步进电机闭环控制系统，其目的在于通过对步进系统位置信号和电流信号进行检测，设置位置环、速度环、电流环进行三个闭环控制，结合全矢量控制算法和转子磁链动态算法，实现自适应控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案：

一种步进电机闭环控制系统，其特征在于包括：指令模块、位置闭环控制器、速度闭环控制器、电流闭环控制器、三相逆变器、SVPWM模块、步进电机以及速度与位置检测模块。

所述指令模块输入速度指令和位置指令。

所述位置闭环控制器连接指令模块，接收位置指令，并传送到步进电机；该位置指令依次经过步进电机、速度与位置检测模块后反馈到位置闭环控制器，形成位置环。

所述速度闭环控制器连接指令模块，接收速度指令，并传送到步进电机；该速度令指依次经过步进电机、速度与位置检测模块后反馈到速度闭环控制器，形成速度环。

所述电流闭环控制器连接三相逆变器，电流依次流经电流闭环控制器、三相逆变器和步进电机后，步进电机中的其中两相电流反馈到电流闭环控制器，形成电流环。

所述SVPWM模块与电流闭环控制器之间设有Park逆变换，反馈到电流闭环控制器的电流经Park逆变换后输入SVPWM模块，SVPWM模块处理后控制步进电机工作。

作为优选地，所述步进电机反馈的两相电流分别为步进电机d轴和q轴的电流。

作为优选地，所述指令模块包括SCI接收模块和SCI发送模块，SCI接收模块接收指令后，通过模拟速度信号输入、SCI速度指令输入或SCI位置指令输入中的其中一种或几种模式选择输入指令。

作为优选地，所述步进电机反馈的两相电流反馈到电流闭环控制器时，电流经过了Clarke变换和park变换。

与现有技术相比，采用本实用新型产生的有益效果：1、本实用新型采用位置环、速度环以及电流环三个闭环控制，根据负载变化改变输出力矩，实现自适应控制。

2、本闭环控制系统结合矢量控制算法和转子磁链动态算法处理信号，使得本实用新型不仅具有极高的动态响应，而且高速力矩得到大大提升。

3、采用空间矢量即SVPWM模块处理电路中的电流，有效降低步进电机谐波，大大提高了直流电压的利用率，降低了步进电机发热，延长步进电机的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种步进电机闭环控制系统的结构示意图。

图2为本实用新型一种步进电机闭环控制系统的原理图。

图3为本实用新型一种步进电机闭环控制系统的矢量控制原理图。

具体实施方式

本实用新型是对现有步进系统闭环控制技术的改进，通过在系统中设置三个闭环控制，结合矢量控制算法和转子磁链动态算法，达到自适应调节系统。为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型的实质性特点作进一步的说明。

如图1至图2所示,本实用新型提供的一种步进电机闭环控制系统，其包括指令模块1、位置闭环控制器2、速度闭环控制器3、电流闭环控制器4、三相逆变器5、SVPWM模块6、步进电机7以及速度与位置检测模块8。其中指令模块1用于输入和输出速度指令和位置指令，指令模块1包括SCI接收模块和SCI发送模块；SCI接收模块接收指令后，通过模拟速度信号输入、SCI速度指令输入或SCI位置指令输入中的其中一种或几种模式选择输入指令。