专利名称：一种微电机控制系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及对步进电机的控制方法，尤其涉及根据转子步进指令对步进电机进行
控制的一种微电机控制系统。
背景技术：
现有步进电机在被控过程中不是以连续的方式动转，而是断续地动转。步进电机通常具有一个永久磁性的转子和两个定子线圈。步进电机的转子可以通过给两个定子线圈中的任意一个提供电流而转动到稳定位置。转子每一步进的方向由提供给线圈的电流极性决定。通过给两个定子电流线圈交替地提供一序列的电流脉冲，转子可以从初始稳定位置转动到新的稳定位置，这个新的稳定位置和初始的稳定位置可能间隔了很多步。例如，通过给第一个定子线圈提供正电流脉冲，接着给第二个定子线圈提供正电流脉冲，继而给第一个定子线圈提供负电流脉冲，再给第二个定子线圈提供负电流脉冲，这个电流序列构成一个重复的电流序列循环，可以使步进电机按照所期望的方向和步骤转动。简言之，现有技术是通过给线圈提供适当的电流而使转子完成毗邻的四步运动，这是一个360度的步进循环。 为了减小步进的幅度，目前常采取有效方法是通过同时给两个定子线圈提供可控制大小和极性的电流，再次细分步进，以便使产生的磁场位于定子齿间的中间位置，这样转子可以被驱动，并均衡地落在毗邻定子齿间的那一小段。这种一小段步进的转子移动模式被称为"微步进"。 图2是现有微电机控制系统结构框图。根据步进指令微电机带动所驱动的设备，如机床或跟踪天线。在现有的技术中，由外部控制系统产生的步进指令(比如，每秒5度的转动速度的指令)，被转换器和脉冲发生器转换成每秒相应的脉冲数值(比如，每秒500个脉冲)。接着，该转换器和脉冲发生器再输出一个相应频率的电脉冲，这些脉冲经计数器处理后产生的数值输入到正弦计算器和余弦计算器。正弦计算器和余弦计算器对输入的信号进行计算处理后再传输到电流发生器，电流发生器向微电机的定子线圈提供按所述步进指令要求进行转动的所需电流。 计数器输出一个有与360度步进周期数相一致的数值。例如，如果该数值为100，
那么计数器每一个输入脉冲代表一个四步步进周期为3. 6度的前进或后退的微步进。而实
际上，每一个脉冲所对应的转子的物理旋转等于3. 6度除以一次完整的转子旋转中步进周
期的个数。利用脉冲的上升沿和下降沿来控制微电机步进的方向，在计数器接收到脉冲时，
根据脉冲的上升沿和下降沿来确定微电机的转动方向，每一脉冲的上升沿和下降沿分别为
1和-l，计数器输出的脉冲数值或增加或减少l，名义上的正弦和余弦函数就被重新计算，
电流发生器就给微电机线圈提供相应的电流。 上述的这种微电机控制系统现存在下述两个问题 第一，因为每当计算器计算一个脉冲，正、余弦值也要重新被计算，新的电流值随之被提供给微电机线圈，所以正、余弦计算器和电流发生器的操作速度就给微电机可提供的转动速度设定了上限。当然，可以通过增加微步进的幅度来提高转动速度的上限，即通过 减少每一个步进周期中微步进的数量。但是，增加微步进的幅度却降低了步进电机步进精 确度。 第二，对特定的关键转动速度而言，现有技术设备的脉冲频率可以与设备的机械
共振相一致，比如，由微电机驱动的天线。因为微电机是以不连续的微步进来改变天线位
置。在关键的脉冲频率上，微步进将引起该系统中不良的机械震动，这种不良机械震动的幅
度可以通过减小微步进的幅度来降低，即增加每一步进周期中微步进的频次。 所以图2所示系统的基本问题是，如果为了提高转子转动速度就要增大微步进的
幅度，其结果就会加重机械震动。而为了减轻机械震动，就必须降低转动速度。所以如为减
轻机械震动，就必须以牺牲转动速度为代价，到目前为止还没有两全其美的方法。 还有文献提出了另一种方法，可以提供高转动速度。该方法是利用一个位置变化
的微步进来对应若干低转动速度，第二个较大一些的微步进来对应若干较高的转动速度，
第三个更大的微步进来对应若干更高转动速度，以此类推。但是，它没有以一种连续的方式
来改变微步进的大小，而是根据转动速度的范围，在一些预定大小的微步进中进行选择，没
有更大的微步进，由此导致过度的机械振动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微电机转子可高速转动而不会加重其驱动设备机械
振动的一种微电机控制系统。它通过下述技术方案来予以实施 被控微电机具有一个转子和两定子线圈，其所述控制系统包括 —积分器，用以接收所述转子的步进指令，并对该指令进行积分处理，输出新频率 的步进指令； 两电流计算器，用以分别接收积分器输出的所述步进指令，并对该步进指令进行 计算，输出对对应定子线圈中电流值进行控制的控制信号； 和两个电流发生器，用以接收上述控制信号，并根据控制信号对电流频率进行调
整，向对应定子线圈输出新频率的电流，使转子实现所述步进命令中的步进位置。 所述系统进一步的设计在于，所述新频率大于所述微电机所驱动设备的机械主振频率。 所述系统进一步的设计在于，所述两电流计算器是正弦计算器和余弦计算器。
本发明利用一个积分器来处理转换速度指令，电流计算器来确定需提供给定子线 圈的新的电流数值，并以一个固定的新频率为微电机提供步进时所需的电流，该新频率远 远高于任何被该微电机驱动设备的机械主振频率。积分器，正、余弦电流计算器、电流生成 器的输出都以这个固定的新频率为基准，微步进的定位频率总是高于微电机所驱动设备的 机械共振频率，避免了系统可能出现的共振。 本发明微电机微步进的幅度是不固定的。积分器输出的步进指令是后一次步进位 置相对前一次步进位置的变化量。因此，当转子的转动速度高时，微步进就大；当转动速度 低时，微步进就小。无论对高转动速度还是低转动速度来说，实际上就转子的位置变化，是 以一种连续变化的方式来实现的。因此，本发明就避免了在现有的技术设备中存在的最大 步进量的限制或最大转动速度限制。在低转换速度中，却保持了现有微步进的精准度。
图1是本发明系统的结构框图。 图2是现有微电机控制系统的结构框图。
具体实施例方式
下面通过附图及具体实施例对本发明及其优点作进一步说明。 对照图1，本发明系统主要由微电机的转子、定子线圈及一积分器、两电流计算器和两个电流发生器组成。本实施例中的积分器是一 RC积分电路，两电流计算器分别采用正弦计算器和余弦计算器。 外部对转子步进指令由转子输送到RC积分电路，该积分器电路对输入的步进指令进行积分处理后将产生一个新频率的步进指令，这个指令指定转子在360度的步进周期中的位置并分别输送到正弦计算器和余弦计算器中。该指令可以被表述成每秒在步进周期中转动的度数，如果指令是由其它的一些单位表述的，那么积分器可以将转动速度指令乘以一个对应的参数。 正弦计算器和余弦计算器的输入端分别接收积分器输出端输出的上述新固定频率的步进指令，根据接收的指令进行对应的正弦和余弦计算，计算所得函数值名义上与积分器输出成比例。正弦值和余弦值两计算器不作正弦和余弦值的计算，还包括种各对非线性误差和由微电机或微电机驱动设备造成的其他特性误差进行补偿的计算。由于正、余弦计算器可以计算出提供给微电机定子线圈的电流值(大小及极性)的控制信号，从而使转子能根据步进指令转动到对应位置。 上述的控制微电机定子线圈电流值的控制信号由电流发生器输入端输入，该控制信号对电流发生器中的电流频率进行调整，产生新频率的电流通过其输出端输入到对应定子线圈，使转子产生按步进指令所要求达到新变化位置的转动。 本发明系统中的积分器的输出，正弦计算器和余弦计算器的输出，电流生成器的电流输出都是同样的新频率。 这个新频率是设定的，它高于微电机及驱动设备中的机械主振频率。微步进的最小值是由积分器在其输出中提供的最小的步进值，或正、余弦计算器输出的最小步进值，或电流生成器提供电流所产生的最小步进值所决定的。由于微电机在其控制系统中的定位是以新频率为基准，每一次步进位置的改变是由积分器的所对应的每一次输出的步进指令的相对改变量决定。因此，转动速度高，微电机转子转动的角度就大。反之，转动速度低，微电机转子转动的角度就小。这样，本发明实际上就以一种连续改变位置的方式来实现步进位置的。因此，本发明避免了在现有的技术设备中存在的步进位置的上限。同时，在低转换速度中，却保持了最小微步进，即保持了步进的精准性，并且最小微步进仅由积分器和正、余弦计算器及电流生成器决定。无论是转子转动速度是高还是低，每一步进的位置的指令都是采用高于微电机所驱动设备的机械主共振频率的新频率，避免加重机械共振。
需要指出的是，尽管图1将积分器和正弦、余弦计算器描述成单独分离的装置，但这些装置可以由一个单一微机来完成，例如一数字计算机来完成。 上述实施例是采用一个新的频率，这个频率是根据所采用的微电机和其控制系统
5来决定。其设置的要点是该频率应该高于被该微电机所驱动的系统的机械主振频率，以此 避免加重机械共振。
权利要求
一种微电机控制系统，所述微电机具有一个转子和两定子线圈，其特征在于该微电机所述控制系统包括一积分器，用以接收所述转子的步进命令，并对该命令进行积分处理，输出新频率的步进命令；两电流计算器，用以接收积分器输出的所述步进命令，并对该步进命令进行计算，输出对对应定子线圈中电流值进行控制的控制信号；和两个电流发生器，用以接收上述控制信号，并根据控制信号对电流频率进行调整，向对应定子线圈输出新频率的电流，使转子实现所述步进命令中的步进位置。
2. 根据权利要求1所述的一种微电机控制系统，其特征在于所述新频率大于所述微电 机所驱动设备的机械主振频率。
3. 根据权利要求1所述的一种微电机控制系统，其特征在于所述两电流计算器是正弦 计算器和余弦计算器。
全文摘要
本发明涉及一种微电机控制系统。微电机具有一个转子和两定子线圈，其所述控制系统包括一积分器，用以接收所述转子的步进命令，并对该命令进行积分处理，输出新频率的步进命令；两电流计算器，用以分别接收积分器输出的所述步进命令，并对该步进命令进行计算，输出对对应定子线圈中电流进行控制的控制信号；和两个电流发生器，用以接收上述控制信号，并根据控制信号对电流频率进行调整，向对应定子线圈输出所述新频率的电流，使转子实现所述步进命令中的步进位置。本发明利用一个新频率为微电机步进提供电流，该新频率远远高于任何被该微电机驱动的系统的机械主振频率，避免了系统可能出现的共振。
文档编号H02P8/22GK101777864SQ20091026473
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者彭文峰 申请人:彭文峰