一種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的高速發(fā)展，各種工具機(jī)的制造日益精良，加之為增加經(jīng)濟(jì)效益需要不斷降低成本，因此，自動(dòng)化控制成為發(fā)展趨勢(shì)，不僅可以提供產(chǎn)品的產(chǎn)量，還可以使得產(chǎn)品趨向于標(biāo)準(zhǔn)化，減少?gòu)U品浪費(fèi)。
[0003]自動(dòng)化控制上常用到步進(jìn)控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)步進(jìn)系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)僅僅是對(duì)電流進(jìn)行閉環(huán)控制，無(wú)位置反饋和速度反饋；而現(xiàn)有技術(shù)中的閉環(huán)控制系統(tǒng)在步進(jìn)電機(jī)上安裝反饋裝置，對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，主要將位置信號(hào)和給定信號(hào)比較處理，解決位置丟步問(wèn)題，但是這種閉環(huán)控制系統(tǒng)存在自適應(yīng)控制差的缺陷，不能根據(jù)負(fù)載大小自適應(yīng)調(diào)節(jié)輸出力矩，動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，高速輸出力矩小。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有步進(jìn)控制系統(tǒng)控制不夠全面，自適應(yīng)能力差等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其目的在于通過(guò)對(duì)步進(jìn)系統(tǒng)位置信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)置位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)進(jìn)行三個(gè)閉環(huán)控制，結(jié)合全矢量控制算法和轉(zhuǎn)子磁鏈動(dòng)態(tài)算法，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案:
[0006]—種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于包括:指令模塊、位置閉環(huán)控制器、速度閉環(huán)控制器、電流閉環(huán)控制器、三相逆變器、SVPffM模塊、步進(jìn)電機(jī)以及速度與位置檢測(cè)模塊。
[0007]所述指令模塊輸入速度指令和位置指令。
[0008]所述位置閉環(huán)控制器連接指令模塊，接收位置指令，并傳送到步進(jìn)電機(jī)；該位置指令依次經(jīng)過(guò)步進(jìn)電機(jī)、速度與位置檢測(cè)模塊后反饋到位置閉環(huán)控制器，形成位置環(huán)。
[0009]所述速度閉環(huán)控制器連接指令模塊，接收速度指令，并傳送到步進(jìn)電機(jī)；該速度令指依次經(jīng)過(guò)步進(jìn)電機(jī)、速度與位置檢測(cè)模塊后反饋到速度閉環(huán)控制器，形成速度環(huán)。
[0010]所述電流閉環(huán)控制器連接三相逆變器，電流依次流經(jīng)電流閉環(huán)控制器、三相逆變器和步進(jìn)電機(jī)后，步進(jìn)電機(jī)中的其中兩相電流反饋到電流閉環(huán)控制器，形成電流環(huán)。
[0011 ] 所述SVPffM模塊與電流閉環(huán)控制器之間設(shè)有Park逆變換，反饋到電流閉環(huán)控制器的電流經(jīng)Park逆變換后輸入SVPffM模塊，SVPffM模塊處理后控制步進(jìn)電機(jī)工作。
[0012]作為優(yōu)選地，所述步進(jìn)電機(jī)反饋的兩相電流分別為步進(jìn)電機(jī)d軸和q軸的電流。
[0013]作為優(yōu)選地，所述指令模塊包括SCI接收模塊和SCI發(fā)送模塊，SCI接收模塊接收指令后，通過(guò)模擬速度信號(hào)輸入、SCI速度指令輸入或SCI位置指令輸入中的其中一種或幾種模式選擇輸入指令。
[0014]作為優(yōu)選地，所述步進(jìn)電機(jī)反饋的兩相電流反饋到電流閉環(huán)控制器時(shí)，電流經(jīng)過(guò)了 Clarke變換和park變換。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果:1、本實(shí)用新型采用位置環(huán)、速度環(huán)以及電流環(huán)三個(gè)閉環(huán)控制，根據(jù)負(fù)載變化改變輸出力矩，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。
[0016]2、本閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合矢量控制算法和轉(zhuǎn)子磁鏈動(dòng)態(tài)算法處理信號(hào)，使得本實(shí)用新型不僅具有極高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而且高速力矩得到大大提升。
[0017]3、采用空間矢量即SVPffM模塊處理電路中的電流，有效降低步進(jìn)電機(jī)諧波，大大提高了直流電壓的利用率，降低了步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱，延長(zhǎng)步進(jìn)電機(jī)的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型一種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型一種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型一種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的矢量控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型是對(duì)現(xiàn)有步進(jìn)系統(tǒng)閉環(huán)控制技術(shù)的改進(jìn)，通過(guò)在系統(tǒng)中設(shè)置三個(gè)閉環(huán)控制，結(jié)合矢量控制算法和轉(zhuǎn)子磁鏈動(dòng)態(tài)算法，達(dá)到自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]如圖1至圖2所示，本實(shí)用新型提供的一種步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其包括指令模塊1、位置閉環(huán)控制器2、速度閉環(huán)控制器3、電流閉環(huán)控制器4、三相逆變器5、SVPffM模塊6、步進(jìn)電機(jī)7以及速度與位置檢測(cè)模塊8。其中指令模塊I用于輸入和輸出速度指令和位置指令，指令模塊I包括SCI接收模塊和SCI發(fā)送模塊；SCI接收模塊接收指令后，通過(guò)模擬速度信號(hào)輸入、SCI速度指令輸入或SCI位置指令輸入中的其中一種或幾種模式選擇輸入指令。
[0023]位置閉環(huán)控制器2連接指令模塊1，接收位置指令，位置指令傳送到步進(jìn)電機(jī)7，步進(jìn)電機(jī)7將該位置指令傳送到速度與位置檢測(cè)模塊8，速度與位置檢測(cè)模塊8檢測(cè)位置信息后反饋到位置閉環(huán)控制器2，形成位置環(huán)。
[0024]速度閉環(huán)控制器3連接指令模塊I，接收速度指令，速度指令傳送到步進(jìn)電機(jī)7，步進(jìn)電機(jī)7將該速度指令傳送到速度與位置檢測(cè)模塊8，速度與位置檢測(cè)模塊8檢測(cè)速度信息后反饋到速度閉環(huán)控制器3，形成速度環(huán)。
[0025]電流閉環(huán)控制器4連接三相逆變器5，電流依次流經(jīng)電流閉環(huán)控制器4、三相逆變器5和步進(jìn)電機(jī)7后，步進(jìn)電機(jī)7中的其中兩相電流經(jīng)Clarke變換和park變換后反饋到電流閉環(huán)控制器4，形成電流環(huán)；SVPffM模塊6與電流閉環(huán)控制器4之間設(shè)有Park逆變換，反饋到電流閉環(huán)控制器4的電流經(jīng)Park逆變換后輸入SVPffM模塊6，SVPffM模塊6處理后控制步進(jìn)電機(jī)7工作。更具體地，步進(jìn)電機(jī)7反饋的兩相電流分別為步進(jìn)電機(jī)7D軸和Q軸的電流，電流經(jīng)Park逆變換后，輸入SVPffM模塊6，SVPffM模塊6處理后降低步進(jìn)電機(jī)7的諧波