[发明专利]一种数字步进驱动器振动处理技术及其处理方法

说明书

本发明的一种数字步进驱动器振动处理技术及其处理方法，其通过在步进驱动器内设置有四大功能模块，使步进驱动器能够自动捕获外部运动的控制器输入进来的脉冲信号的频率，同时，在步进驱动器的每个PWM载波中断处理函数中计算外部脉冲输入的平均频率及计算相应电机的步长值，并且作均分和纠正处理，如果外部输入脉冲频率在振动区域等于或接近PWM载波频率的整数倍时，其通过细微且规律地改变PWM载波频率Fc能使步进驱动器的性能得到显著的改善，特别对于低细分应用的场合，其有效地减少电机的谐波电流，并实现大幅度地减少电机的振动和降低电机的噪音，有利于延长步进电机的使用寿命，并解决了混合步进电机的转子会出现高频振荡的问题。

技术领域

本发明涉及一种数字步进驱动器振动处理技术及其处理方法。

背景技术

混合步进电机的共振除了低速固有的自然振动频率原因外，还跟输入的脉冲频率和步进驱动器的PWM载波频率Fc有关。传统的混合步进驱动器根据外部运动控制器输入的每一个脉冲走预先设置的电角度，可以称为步长值，例如每个脉冲代表的电角度为1.8°时，步进驱动器在每个PWM载波周期中断接收到外部输入一个脉冲时就要控制步进电机走1.8°，收到两个脉冲走3.6°。但当输入的脉冲频率在振动区域，也就是PWM载波频率的整数倍或接近PWM载波频率的整数倍时，由于相位差的原因，每个PWM载波周期中断收到的脉冲个数会极度不均衡。例如当外部输入脉冲频率是PWM载波频率的2倍时，由于相位差的原因不可能每个PWM载波周期中断都会理想的收到2个脉冲，会出现这样一个最严重的情况：上一个PWM载波周期中断收到1个脉冲，当前PWM载波周期中断会收到3个脉冲，下一周又收到1个脉冲，如此反复。由此在每个PWM载波周期中断直接根据收到的外部脉冲个数计算出的步长值Step_Delta变化会更加剧烈，使混合步进电机的转子运动会出现高频振荡。公告号为CN 101702614 A的专利通过加入电子阻尼的方法来处理混合步进电机的转子振动，虽然它对混合步进的固有中速谐振具有一定的抑制效果，但是对于此情况该专利所述的方法几乎是毫无效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数字步进驱动器振动处理技术及其处理方法，其通过在驱动器内部设计有四大功能模块，其包括外部输入脉冲频率捕获并存储模块、在PWM载波周期中断函数中计算平均频率和平均步长值Step模块、如果输入的脉冲频率在振动区域改变PWM的载波频率值Fc模块以及PWM电流控制模块，使得数字步进驱动器能够自动捕获由外部运动的控制器输入的脉冲频率并测量其平均频率，然后在PWM载波中断处理函数中对输入脉冲所代表的步长值作均分和纠正处理，当输入步进驱动器的脉冲频率接近PWM载波频率的整数倍时，细微地改变PWM的载波频率Fc便能有效地减少振动，从而实现改善其的运动性能，进而克服当输入的脉冲频率是PWM载波频率的整数倍或接近PWM载波频率的整数倍时，混合步进电机的转子会出现高频振荡的问题。本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种数字步进驱动器的振动处理技术及其处理方法，首先设置一个计数器变量，当将计数器的变量采用n表示时，缓存数组所指向的变量表示为Pa[n]，变量n的初始值为0，缓存数组指向的变量表示为Pa[0]；当步进驱动器第一次接收到外部脉冲频率时，其首先会将捕获到的脉冲频率值存入缓存数组内,此时，计数器变量为0+1，即缓存数组指向的变量表示为Pa[1]；当步进驱动器第二次接收到外部脉冲频率时，其又会自动将捕获到的外部脉冲频率值存入缓存数组内，此时，计数器变量为1+1，即缓存数组指向的变量表示为Pa[2]，如此类推，当计数器变量为n时，缓存数组指向的变量表示为Pa[n]；当步进驱动器再次收到外部脉冲频率输入时，其又会自动将捕获到的外部脉冲频率值存入缓存数组内，此时，计数器变量n变为n+1, 缓存数组指向的变量表示为Pa[n+1],直至计数器变量n达到最大的定义存储量N时，此时，计数器变量n会自动清0即n=0，而缓存数组又会自动重新回到Pa[0],即控制器又从第一个缓存数组变量Pa[0]开始重新将每个捕获到的外部输入脉冲频率存入到相应的缓存数组内，并更新原来的存储数据，如此类推。