[发明专利]一种步进电机的控制方法

说明书

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其是指一种步进电机的控制方法，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，根据定、转子磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q轴分量和d轴分量加以控制，实现电磁转矩的控制，减少高温问题，能耗损失问题，与延长电机的使用寿命。

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其是指一种步进电机的控制方法。

背景技术

在自动化控制领域，步进电机以其控制简单精准、价格低廉而被各自动化设备厂商所广泛使用，为保证步进电机走步精准，通常是采取恒电流最大扭矩运行，只要使用场景所需的扭矩不会超过最大扭矩，则步进电机就不会出现过冲和失步的情形，这也是目前在选型时主要的参考标准之一；该方式除了带来精准的走步外，还有随之而来的高温问题，能耗损失问题、也严重影响了电机的使用寿。

发明内容

发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种步进电机的控制装置，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。

作为优选，所述脉冲测试器用于测量电机的定子电流iα、iβ。

作为优选，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。

作为优选，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。

作为优选，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。

作为优选，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。

一种步进电机的控制方法，包括以下步骤：

S1、电流环：

a、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；在稳态条件下，Id和Iq是常量。

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；