[发明专利]闭环步进电机的超低速预估器控制算法

说明书

本发明公开了一种闭环步进电机的超低速预估器控制算法，涉及电气技术领域，该闭环步进电机的超低速预估器控制算法在传统M/T测速法基础上通过在控制器软件上增加一个计数器，并在每个速度环采样周期都判断转速是否变慢了，从而通过补偿预估的方式来更新转速。在不提高编码器成本的前提下，当电机运行在超低速时通过软件算法的转速预估器，可以最小化速度检测停滞时间，避免出现速度失控，降低低速振动，从而提高闭环步进驱动器极低速性能。

技术领域

本发明涉及电气技术领域，特别涉及一种闭环步进电机的超低速预估器控制算法。

背景技术

两相闭环步进电机利用安装在电机转轴上增量式编码器的反馈信息，对其进行矢量控制，利用编码器获取的速度反馈对整个控制系统性能影响很大，一般的测速的方法有M法、T法、M/T法。M法是在固定的时间内，统计编码器脉冲数，由于低速时测量时间内的脉冲数变少，量化误差变大，所以M法在低速时的测速精度低。T法是测量编码器两个脉冲的时间间隔，由于高速时，测得的时间间隔变少，量化误差变大，所以T法在高速时的测速精度低。传统的M/T法是综合M法和T法各自优势，在一个相对固定的时间间隔内，同时测量检测时间和在此时间内的编码器脉冲数，当高速时，编码器脉冲数变大而检测时间基本不变，相当于M法，满足高速的测速精度；当低速时，编码器脉冲数变小而检测时间变大，相当于T法，满足低速的测速精度。所以传统的M/T测速法在电机运行在中高转速时能满足测速精度。然而在超低速的情况下，编码器脉冲间隔时间超过了速度采样周期，每个速度采样周期内获得的编码器脉冲数极少，甚至不到一个脉冲，出现速度检测停滞在某个速度值上，导致速度失控、低速振荡、低速性能差等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种闭环步进电机的超低速预估器控制算法，在不提高编码器成本的前提下，通过超低速预估器来更新转速，最小化速度检测停滞时间，避免出现速度失控，降低电机低速振动，从而提高闭环步进驱动器超低速性能。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：该闭环步进电机的超低速预估器控制算法是在原来传统M/T测速法的基础上，在控制器软件上多增加一个计数器，并且在每个编码器反馈B相边沿信号把计数器清零，在每个速度环采样周期都判断转速是否变慢了，从而通过补偿预估的方式来更新转速，这样在每次进入速度环计算转速时，首先读取定时器的当前计数器值，并与上次读取的计数值进行比较，从而对转速进行预估。

该闭环步进电机的超低速预估器控制算法的具体实现步骤如下：

（1）在t1～t2之间的编码器反馈B相出现下降沿，更新速度值V1；

（2）在进入速度环的t2时刻读取定时器的计数器值，为1，1<2，即计数值小于速度环周期，不补偿转速，保持前一拍计算的转速值V2=V1；

（3）在t3时刻读取定时器的计数器值，为3，3>2，即计数值大于速度环周期，补偿转速，更新转速值为2/3V2；

（4）在t4时刻读取定时器的计数器值，为5，5>2，即计数值大于速度环周期，补偿转速，更新转速值为2/5V2；

（5）在t5时刻读取定时器的计数器值，为7，7>2，即计数值大于速度环周期，补偿转速，更新转速值为2/7V2；

（6）在t5～t6之间的编码器反馈B相出现上升沿时刻，更新速度值V6，同时把预估转速计数器清零。

采用以上技术方案的有益效果是：该闭环步进电机的超低速预估器控制算法在传统M/T测速法基础上通过在控制器软件上增加一个计数器，并在每个速度环采样周期都判断转速是否变慢了，从而通过补偿预估的方式来更新转速。在不提高编码器成本的前提下，当电机运行在超低速时通过软件算法的转速预估器，可以最小化速度检测停滞时间，避免出现速度失控，降低低速振动，从而提高闭环步进驱动器极低速性能。

附图说明