[发明专利]一种步进电机的控制方法

权利要求书

1.一种步进电机的控制装置，其特征在于，包括脉冲测试器、第一PID控制器、第二PID控制器、第三PID控制器、第一处理器、第二处理器、编码器、两相电桥、电机，编码器、第一PID控制器均与脉冲测试器电性连接；

第二PID控制器、第三PID控制器均与第一PID控制器电性连接，第二PID控制器、第三PID控制器均与第一处理器电性连接，第一处理器与两相电桥电性连接，两相电桥与电机电性连接，电机与编码器电性连接；

第二处理器与第一PID控制器电性连接，第一处理器、第二处理器均与编码器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种步进电机的控制装置，其特征在于，所述脉冲测试器用于测量电机的定子电流iα、iβ。

3.根据权利要求1所述的一种步进电机的控制装置，其特征在于，所述第一PID控制器能够将输入的iα、iβ值转换成Id、Ip值后输出，转换公式为Id＝iα*cosθ+iβ*sinθ，Iq＝-iα*sinθ+iβ*cosθ。

4.根据权利要求1所述的一种步进电机的控制装置，其特征在于，所述第二PID控制器能够输入Vα、Vβ值转换成Vq值输出；转换公式为Vα＝Vd*cosθ-Vq*sinθ，Vβ＝Vd*sinθ+Vq*cosθ。

5.根据权利要求1所述的一种步进电机的控制装置，其特征在于，所述第三PID控制器能够输入Vα、Vβ值转换成Vd值输出；转换公式为Vα＝Vd*cosθ-Vq*sinθ，Vβ＝Vd*sinθ+Vq*cosθ。

6.根据权利要求1所述的一种步进电机的控制装置，其特征在于，所述编码器能够获取当前电机的实际累计行程与电机的实际速度Vfbd值。

7.一种步进电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、电流环：

a、测量电机iα和iβ值：测量两相电桥iα和iβ值，iα和iβ是相互正交的时变电流值，按照控制环上一次迭代计算出的变换角θ，来旋转2轴系统使之与转子磁通对齐；iα和iβ变量经过变换可得到Id和Iq，Id和Iq为变换到旋转坐标系下的正交电流；

Id计算公式为：Id＝iα*cosθ+iβ*sinθ

Iq计算公式为：Iq＝-iα*sinθ+iβ*cosθ

b、误差信号由Id、Iq的实际值和各自的参考值进行比较而获得，其中Id的参考值控制转子磁通，Iq的参考值控制电机的转矩输出，误差信号是到PID控制器的输入，第二PID控制器的输出为Vq，第三PID控制器的输出为Vd，即要施加到电机上的电压矢量估算出新的变换角，其中Vα、Vβ、iα和iβ是输入参数；

新的变换角θ可告知本算法下一个电压矢量在何处，通过使用新的变换角θ，可将第一PID控制器的Vd和Vq输出值逆变到静止参考坐标系，使第二PID控制器、第三PID控制器进行计算，该计算将产生下一个正交电压值Vα和Vβ值；

Vα计算公式为：Vα＝Vd*cosθ-Vq*sinθ

Vβ计算公式为：Vβ＝Vd*sinθ+Vq*cosθ；

S2、速度环：

a、控制信号输入时(脉冲、总线)，可获取参考速度Vref；

b、通过编码器获取当前电机的实际速度Vfbd；

c、当VrefVfbd时，增加Iq参考值；VrefVfbd时，减少Iq参考值；

S3、位置环：

a、控制信号输入时(脉冲、总线)，可获取参考累计行程；

b、通过编码器获取当前电机的实际累计行程；

c、通过对比控制电机运转和静止；

S4、静止处理：

当电机静止时，通过传统控制方式输出一个静扭矩锁住电机，该静扭矩力可以进行配置，由配置的电流决定大小,θ为最后静止时的实际位置电角度；

检测电机两相反馈电流，对比输出设定的电流大小来调节输出，最终达到所需的静扭矩；

即通过配置的电流和反馈的电流由第二PID控制器、第三PID控制器通过第一处理器变换后得到所需的Vα、Vβ大小。