步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法及裝置。本發(fā)明提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法包括根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角θ得到給定電流；將所述給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和Iq，并使Id＝0；根據(jù)所述Id和Iq驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；對(duì)驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的所述實(shí)際電流得到在所述實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I'q；以所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I'q作為反饋量，對(duì)所述Id和Iq進(jìn)行負(fù)反饋。本發(fā)明可以使步進(jìn)電機(jī)的電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流矢量始終為最大值，從而提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
【專利說(shuō)明】
步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例設(shè)及自動(dòng)控制技術(shù)，尤其設(shè)及一種步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 繡框?yàn)槔C花機(jī)上的部件之一，用于裝卡底布，并由電機(jī)對(duì)其進(jìn)行拖動(dòng)完成上位機(jī) 指定的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0003] 目前市場(chǎng)上繡框的驅(qū)動(dòng)方式主要為用開(kāi)環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)是將電脈 沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信 號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是W固定的角度一步 一步運(yùn)行，可W通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。其中開(kāi)環(huán)步 進(jìn)是步進(jìn)電機(jī)最常用的控制方式，表現(xiàn)為上位機(jī)發(fā)一個(gè)脈沖，電機(jī)根據(jù)電機(jī)隨之旋轉(zhuǎn)一個(gè) 固定的角度，電機(jī)電流保持恒定，因而電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率 和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)而言，對(duì)繞組的通電頻率有一定的要求。 如果通電頻率過(guò)高，超過(guò)步進(jìn)電機(jī)的最大步進(jìn)速度，則將產(chǎn)生失步現(xiàn)象。
[0004] 然而，繡框上采用開(kāi)環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)，因需要考慮避免失步現(xiàn)象，所W對(duì)通電頻率等參 數(shù)有所限制，其輸出轉(zhuǎn)矩較小。
【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)005] 本發(fā)明提供一種步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法，W根據(jù)步進(jìn)電機(jī)中的實(shí)際電流對(duì)電機(jī)電 流進(jìn)行控制，W使步進(jìn)電機(jī)的電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流矢量始終為最大值，并從 而提局步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法，包括：
[0007] 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流；
[0008] 將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0,其中I q表示 給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁電流分量；
[0009] 根據(jù)給定電流在所轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；
[0010] 對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng) 電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I'。，其中I'q表示實(shí)際電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向 的分量，I' d表示實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量；
[0011] W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I' q作為反饋量，對(duì)給定電流在所述 轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。
[0012] 結(jié)合第一方面，在第一種實(shí)施方式中，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到 給定電流具體包括：
[0013] 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前的角速度；
[0014] 根據(jù)當(dāng)前的角速度得到給定電流。
[0015] 結(jié)合第一方面，在第二種實(shí)施方式中，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量 Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)具體包括：
[0016] 根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Ud，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Uq，其中，Uq表示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，U康示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中的 勵(lì)磁電流分量；
[0017] 對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和U巧行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在 轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ud和U q轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U e，其中坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角 度為位置角Θ，對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和Uq進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)具體為：
[0018] 通過(guò)Park逆變換對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋 轉(zhuǎn)；
[0019] 根據(jù)U。和U P得到用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)。
[0020] 結(jié)合第一方面，在第Ξ種實(shí)施方式中，根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電 流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的兩個(gè)正交分量I' d和I' q具體包括：
[0021] 根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ P， 具體為：
[0022] 對(duì)實(shí)際電流進(jìn)行Clark變換，W得到實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和 I'e;
[0023] 對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，朗尋實(shí)際電 流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量I'。和I' Ρ轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量I'd和Γ。，其中坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ，對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ P進(jìn)行坐標(biāo) 系旋轉(zhuǎn)具體為： 陽(yáng)024] 通過(guò)Park變換對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ α和Γ P進(jìn)行坐標(biāo)系旋 轉(zhuǎn)。
[00巧]第二方面，本發(fā)明提供一種步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置，包括：
[0026] 位置模塊，用于根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流；
[0027] 第一轉(zhuǎn)換模塊，用于將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使 ld=0,其中Iq表示給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁 電流分量；
[0028] 坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn) 電機(jī)旋轉(zhuǎn)；
[0029] 第二轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際 電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I'。，其中I'q表示實(shí)際電流中 用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的分量，I'd表示實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量；
[0030] 反饋模塊，用于W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I' q作為反饋量，對(duì) 給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。
[0031] 結(jié)合第二方面，在第一種實(shí)施方式中，位置模塊具體用于：
[0032] 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前的角速度；
[0033] 根據(jù)當(dāng)前的角速度得到給定電流。
[0034] 結(jié)合第二方面，在第二種實(shí)施方式中，坐標(biāo)變換模塊具體用于：
[0035] 根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Ud，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Uq，其中，Uq表示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，U康示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中的 勵(lì)磁電流分量；
[0036] 對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和Uq進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在 轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ud和U q轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U e，其中坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角 度為所述位置角Θ，對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和Uq進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)具體 為：通過(guò)Park逆變換對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)；
[0037] 根據(jù)U。和U P得到用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)。
[0038] 結(jié)合第二方面和第二種實(shí)施方式，在第Ξ種實(shí)施方式中，第二轉(zhuǎn)換模塊具體用 于：
[0039] 根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的分量Γ。和Γ P ;
[0040] 對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將實(shí)際電 流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量I'。和I' Ρ轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量I'd和Γ。，其中坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)的角度為位置角Θ。
[0041] 結(jié)合第二方面和第Ξ種實(shí)施方式，在第四種實(shí)施方式中，第二轉(zhuǎn)換模塊還用于：
[0042] 對(duì)實(shí)際電流進(jìn)行Clark變換，W得到實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和 IV
[0043] 結(jié)合第二方面和第Ξ種實(shí)施方式，在第五種實(shí)施方式中，第二轉(zhuǎn)換模塊還用于： 陽(yáng)044] 通過(guò)Park變換對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ α和Γ P進(jìn)行坐標(biāo)系旋 轉(zhuǎn)。 W45] 本發(fā)明所提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法，先根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ 得到給定電流；再將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0 ;然后 根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；再對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的 實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交 分量I'd和Γ q;最后W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ d和Γ q作為反饋量，對(duì)給定 電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。運(yùn)樣可W通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的電流進(jìn)行控制，保證步進(jìn)電機(jī)的電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流矢量始終 為最大值，W在精確控制的基礎(chǔ)上提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可W 根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0047] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法的流程示意圖；
[0048] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量驅(qū)動(dòng)步 進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的流程示意圖；
[0049] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn) 子坐標(biāo)系下的正交分量的流程示意圖；
[0050] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法的流程示意圖；
[0051] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例Ξ提供的步進(jìn)伺服電極控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例四提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0054] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法的流程示意圖。如圖1所示， 本實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法包括： 陽(yáng)化5] S101、根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流。
[0056] 步進(jìn)電機(jī)在工作時(shí)，向定子輸出電流，W形成不斷變化的電磁場(chǎng)，同時(shí)轉(zhuǎn)子也具有 磁場(chǎng)，定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互吸引作用而產(chǎn)生了電機(jī)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子在電磁場(chǎng)的作用下不斷 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并利用電機(jī)轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)繡框等負(fù)載運(yùn)動(dòng)。在控制用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的電流時(shí)，需要 測(cè)量步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前相對(duì)于定子的位置角Θ，W根據(jù)此時(shí)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子轉(zhuǎn)過(guò)的角度輸 出用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的給定電流。
[0057] 具體的，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到給定電流具體包括根據(jù)步進(jìn) 電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前的角速度；并根據(jù)當(dāng)前的角速度判斷出需要的給定 轉(zhuǎn)矩，并進(jìn)一步得到給定電流。
[0058] S102、將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0,其中I q 表示給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁電流分量。
[0059] 用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的給定電流可W在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的坐標(biāo)系下進(jìn)行正交分解，分解轉(zhuǎn) 化為兩個(gè)正交分量Id和I。，并使Id= 0。其中轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn) 而建立的一個(gè)具有同步旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系有相互正交的兩個(gè)坐標(biāo)軸，即D 軸與Q軸。D軸和電機(jī)中轉(zhuǎn)子磁極的中屯、線重合，而Q軸與轉(zhuǎn)子磁極的中屯、線垂直。此時(shí)給 定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下被分解為沿D軸方向的分量Id和沿Q軸方向的分量I q，Iq表示給定 電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁電流分量，I d和I q相互 正交。當(dāng)給定電流分解為兩個(gè)分量Id和I q，且使Id= 0時(shí)，則表示電機(jī)定子電流矢量始終 與轉(zhuǎn)子的磁極軸線成90°，此時(shí)電機(jī)所有電流均用來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而勵(lì)磁電流為0。此時(shí) 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的角度為90°，即步進(jìn)電機(jī)的功角為90°。
[0060] S103、根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0061] 具體的，圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的流程示意圖。如圖2所示，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量 Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)包括：
[0062] S201、根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下 的正交分量Ud，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下 的正交分量Uq，其中，Uq表示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，U d表示驅(qū)動(dòng)電勢(shì) 中的勵(lì)磁電流分量。
[0063] S202、對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將驅(qū)動(dòng) 電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ud和U q轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U e，其中 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度為位置角Θ。 W64] S203、根據(jù)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U β得到用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū) 動(dòng)電勢(shì)。 W65] S104、對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí) 際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ d和I'。，其中I'q表示實(shí)際電流中用于提供轉(zhuǎn)矩 的方向的分量，I'd表示實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量。
[0066] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn) 子坐標(biāo)系下的正交分量的流程示意圖。如圖3所示，根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū) 動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的兩個(gè)正交分量I' d和I' q包括：
[0067] S301、根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的分量Γ。和Γ P。
[0068] S302、對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將實(shí) 際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量I'。和I' β轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量I' d和I'。，其中坐 標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ。 W例 S105、W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ d和Γ q作為反饋量，對(duì)給定電流 在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。
[0070] 得到實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ d和I' q后，將運(yùn)兩個(gè)分量I' d和I' q 分別作為反饋量，對(duì)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋，W調(diào)節(jié)給定 電流的兩個(gè)分量Id和I q的大小，從而對(duì)給定電流實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0071] 本實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法包括：先根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角 Θ得到給定電流；再將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0 ; 然后根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和Iq驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；再對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電 機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的 正交分量I'd和I' q;最后W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' d和I' q作為反饋量，對(duì) 給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。運(yùn)樣可W通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際 電流對(duì)步進(jìn)電機(jī)的電流進(jìn)行控制，保證步進(jìn)電機(jī)的電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流矢量 始終為最大值，W在精確控制的基礎(chǔ)上提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
[0072] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法的流程示意圖。本實(shí)施例W 對(duì)一個(gè)Ξ相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制為例進(jìn)行說(shuō)明。如圖4所示，本實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)伺服 控制方法包括：
[0073] S401、根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流。
[0074] Ξ相步進(jìn)電機(jī)的定子擁有Ξ組用于產(chǎn)生定子磁場(chǎng)的線圈，可W提供0. 75° /1. 5° 的步距角。因此在對(duì)該Ξ相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)的電流也需要轉(zhuǎn)化為Ξ相電流。 Ξ相步進(jìn)電機(jī)在工作時(shí)，可W利用電機(jī)軸端編碼器脈沖對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 進(jìn)行判定，并由步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前的角速度；再根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)子的角 速度判斷出需要的給定轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)給定轉(zhuǎn)矩調(diào)制出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需的給定電流。
[0075] S402、將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0,其中I q 表示給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁電流分量。
[0076] 用于驅(qū)動(dòng)Ξ相步進(jìn)電機(jī)的給定電流可W在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的坐標(biāo)系下進(jìn)行正交分解，分 解轉(zhuǎn)化為兩個(gè)正交分量Id和I。，并使Id= 0。其中轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)同步旋 轉(zhuǎn)而建立的一個(gè)具有同步旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系有相互正交的兩個(gè)坐標(biāo)軸， 即D軸與Q軸。D軸和電機(jī)中轉(zhuǎn)子磁極的中屯、線重合，而Q軸與轉(zhuǎn)子磁極的中屯、線垂直。此 時(shí)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下被分解為沿D軸方向的分量Id和沿Q軸方向的分量I q，Iq表示 給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁電流分量，Id和Iq 相互正交。當(dāng)給定電流分解為兩個(gè)分量Id和I q，且使Id= 0時(shí)，則表示電機(jī)定子電流矢量 始終與轉(zhuǎn)子的磁極軸線成90°，此時(shí)電機(jī)所有電流均用來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而勵(lì)磁電流為0。 此時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的角度為90°，即步進(jìn)電機(jī)的功角為90°。
[0077] 一般的，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式為： 到
(1)
[0079] 其中，P。為電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，Φ f為轉(zhuǎn)子磁鏈，i歷定子電流，β為功角，即定子磁 場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的夾角。
[0080] 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電機(jī)定子電流與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩和由定子、 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的磁阻變化產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩兩部分組成。對(duì)于目前使用的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其 Ld軸和Lq軸相差較?。ㄍǔＰ∮?% )，因此，矢量控制時(shí)可忽略其凸極效應(yīng)，則步進(jìn)電機(jī) 轉(zhuǎn)矩公式可簡(jiǎn)化為
[0081]
(2)
[0082] 由公式可W看出，當(dāng)定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的夾角為90°時(shí)，步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 最大，即id= 0時(shí)，步進(jìn)電機(jī)可W產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)矩。
[0083] S403、根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下 的兩個(gè)正交分量Ud，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo) 系下的正交分量Uq，其中，Uq表示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，U d表示驅(qū)動(dòng) 電勢(shì)中的勵(lì)磁電流分量。
[0084] 得到用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的兩個(gè)正交分量Id和I q后，還 需要將電流分量轉(zhuǎn)化為電勢(shì)分量，用W產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)。具體的，可W根據(jù)給 定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的兩個(gè)正交分量Ud，根 據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量U q。 陽(yáng)0化]S404、對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將驅(qū)動(dòng) 電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ud和Uq轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U P，其中 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度為位置角Θ。
[0086] 具體的，可W通過(guò)Park逆變換對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和 Uq進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。Park變換，也即帕克變換或者派克變換，是目前分析電動(dòng)機(jī)運(yùn)行所常 用的一種坐標(biāo)變換，Park變換矩陣為：
[0087]
[0088] 矩陣中θ即為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角θ，對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的 分量Ud和U q用Park變換矩陣進(jìn)行Park逆變換，即可得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在定子坐標(biāo)系下的分量 U。和Up,從而便于計(jì)算出在Ξ相步進(jìn)電機(jī)的Ξ個(gè)定子線圈繞組上具體的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)分配情 況。
[0089] S405、根據(jù)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U β得到用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū) 動(dòng)電勢(shì)。
[0090] 具體的，可W利用空間矢量脈寬調(diào)制（Space Vector Pulse Wi化h Modulation,簡(jiǎn) 稱SVPWM)對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U p進(jìn)行調(diào)制，從而得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在Ξ相 步進(jìn)電機(jī)的Ξ個(gè)定子線圈繞組上具體的分配情況?？臻g矢量脈沖調(diào)制是ΚΞ相對(duì)稱正弦波 電壓供電時(shí)Ξ相對(duì)稱電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為參考標(biāo)準(zhǔn)，ΚΞ相逆變器不同開(kāi)關(guān)模式作適 當(dāng)?shù)那袚Q，從而形成PWM波，W所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼?lái)追蹤其準(zhǔn)確磁鏈圓。利用空間矢量 脈寬調(diào)制，可W將驅(qū)動(dòng)電勢(shì)的分量U。和Up調(diào)制成分別用于驅(qū)動(dòng)Ξ個(gè)定子線圈繞組的多路 信號(hào)，并輸入伺服驅(qū)動(dòng)器中，W驅(qū)動(dòng)Ξ相步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0091] S406、根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的分量Γ。和Γ P。 W9 2 ] 在S相步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，可W利用霍爾電流傳感器經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (Analog-to-Digital Converter,簡(jiǎn)稱ADC)進(jìn)行采樣處理，并得到電機(jī)工作時(shí)的實(shí)際電流。 采集到實(shí)際電流后，對(duì)實(shí)際電流進(jìn)行Clark變換，W得到實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交 分量I'。和I' P。其中，Clark變換即克拉克變換，Clark變換矩陣為：
[0093]
[0094] 利用Clark變換矩陣，可W將實(shí)際電流轉(zhuǎn)化為在定子坐標(biāo)系下相互正交的兩個(gè)分 量 I'。和 I' P。
[00巧]S407、對(duì)實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將實(shí) 際電流在定子坐標(biāo)系下的分量I'。和I' β轉(zhuǎn)換為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量I' d和I'。，其中坐 標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ。
[0096] Γ q表示實(shí)際電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的分量，?？凳緦?shí)際電流中的勵(lì)磁電流 分量。
[0097] 具體的，可W通過(guò)Park變換對(duì)實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn) 行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。Park變換矩陣為：
[0098]
[0099] 根據(jù)上述Park變換，即可得到實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Γ d和Γ q。
[0100] S408、W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ d和Γ q作為反饋量，對(duì)給定電流 在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。 陽(yáng)101] 獲得實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ d和I' q后，將運(yùn)兩個(gè)分量I' d和I' q 分別作為反饋量，對(duì)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋，W調(diào)節(jié)給定 電流的兩個(gè)分量Id和I q的大小，從而可W對(duì)Ξ相步進(jìn)電機(jī)的對(duì)給定電流實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 陽(yáng)102] 本實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法包括：先根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角 Θ得到給定電流；再將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0 ; 然后根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和Iq驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；再對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電 機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的 正交分量I'd和I' q;最后W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' d和I' q作為反饋量，對(duì) 給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。運(yùn)樣可W通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際 電流對(duì)步進(jìn)電機(jī)的電流進(jìn)行控制，保證步進(jìn)電機(jī)的電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流矢量 始終為最大值，W在精確控制的基礎(chǔ)上提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 陽(yáng)103] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例Ξ提供的步進(jìn)伺服電極控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示， 本實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置51，包括：
[0104] 位置模塊501，用于根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流；
[0105] 第一轉(zhuǎn)換模塊502,用于將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并 使Id= 0,其中I q表示給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，I d表示給定電流中的 勵(lì)磁電流分量； 陽(yáng)106] 坐標(biāo)變換模塊503,用于根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)步 進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)； 陽(yáng)107] 第二轉(zhuǎn)換模塊504,用于對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí) 際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I'。，其中I'q表示實(shí)際電流 中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的分量，I'd表示實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量；
[0108] 反饋模塊505,用于W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和Γ q作為反饋量， 對(duì)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。
[0109] 具體的，位置模塊501可W用于：根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前 的角速度；根據(jù)當(dāng)前的角速度得到給定電流。
[0110] 具體的，坐標(biāo)變換模塊503可W用于：
[0111] 根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Ud，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Uq，其中，Uq表示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，U康示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中的 勵(lì)磁電流分量；
[0112] 對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在 轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ud和U q轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U e，其中坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角 度為位置角Θ ; 陽(yáng)11引根據(jù)U。和U P得到用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)。
[0114] 具體的，坐標(biāo)變換模塊503還可W用于：通過(guò)Park逆變換對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo) 系下的正交分量Ud和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。
[0115] 具體的，第二轉(zhuǎn)換模塊504可W用于：
[0116] 根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的分量Γ。和Γ P;
[0117] 對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將實(shí)際電 流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量I'。和I' P轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量I'd和Γ。，其中坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ。
[0118] 具體的，第二轉(zhuǎn)換模塊504還可W用于：
[0119] 對(duì)實(shí)際電流進(jìn)行Clark變換，W得到實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和 IV
[0120] 具體的，第二轉(zhuǎn)換模塊504還可W用于： 陽(yáng)121] 通過(guò)Park變換對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn)行坐標(biāo)系旋 轉(zhuǎn)。 陽(yáng)122] 本實(shí)施例中的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置51，可W執(zhí)行前述實(shí)施例一和實(shí)施例二中的 步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法的流程步驟，此處不再寶述。
[0123] 本實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置的位置模塊用于根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的 位置角Θ得到給定電流；第一轉(zhuǎn)換模塊用于將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分 量Id和I。，并使Id= 0,其中I q表示給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，I d表示給 定電流中的勵(lì)磁電流分量；坐標(biāo)變換模塊用于根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id 和Iq驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；第二轉(zhuǎn)換模塊用于對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù) 測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I'。，其中I'q表 示實(shí)際電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的分量，I' d表示實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量；反饋模塊 用于W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I' q作為反饋量，對(duì)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo) 系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。運(yùn)樣可W通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流對(duì)步進(jìn)電機(jī)的電 流進(jìn)行控制，保證步進(jìn)電機(jī)的電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流矢量始終為最大值，W在 精確控制的基礎(chǔ)上提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
[0124] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例四提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示， 本實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置61包括： 陽(yáng)125] 傳感器601，用于檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)中轉(zhuǎn)子的位置角和步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流；
[0126] 處理器602,用于根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流；
[0127] 將給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0,其中I q表示 給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁電流分量；
[0128] 根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；
[0129] 對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng) 電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I'd和I'。，其中I'q表示實(shí)際電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向 的分量，I' d表示實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量；
[0130] W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ d和I' q作為反饋量，對(duì)給定電流在轉(zhuǎn)子 坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。 陽(yáng)131] 具體的，處理器602還可W用于根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前的 角速度；根據(jù)當(dāng)前的角速度得到給定電流。 陽(yáng)132] 具體的，處理器602可W用于：
[0133] 根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Ud，根據(jù)給定電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正 交分量Uq，其中，Uq表示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，U康示驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中的 勵(lì)磁電流分量；
[0134] 對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Ud和Uq進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在 轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ud和U q轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量U。和U e，其中坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角 度為位置角Θ ;
[013引根據(jù)U。和U P得到用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)。
[0136] 具體的，處理器602還可W用于：通過(guò)Park逆變換對(duì)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的 正交分量Ud和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。 陽(yáng)137] 具體的，處理器602可W用于：
[013引根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的分量Γ。和Γ P;
[0139] 對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和Γ β進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，W將實(shí)際電 流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量I'。和I' Ρ轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量I'd和Γ。，其中坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ。
[0140] 具體的，處理器602還可W用于： 陽(yáng)141] 對(duì)實(shí)際電流進(jìn)行Clark變換，W得到實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量Γ。和 IV
[0142] 具體的，處理器602還可W用于： 陽(yáng)143] 通過(guò)Park變換對(duì)實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ α和Γ P進(jìn)行坐標(biāo)系旋 轉(zhuǎn)。
[0144] 本實(shí)施例中的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置61，可W執(zhí)行前述實(shí)施例一和實(shí)施例二中的 步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法的流程步驟，此處不再寶述。
[0145] 本實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置的傳感器檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)中轉(zhuǎn)子的位置角和步 進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流，處理器用于根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流；于將 給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I。，并使Id= 0,其中I q表示給定電流中 用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示給定電流中的勵(lì)磁電流分量；再根據(jù)給定電流在 轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；然后對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn) 行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際電流得到在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' d和 I'。，其中Γ q表示實(shí)際電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的分量，I' d表示實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流 分量；最后W實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' d和I' q作為反饋量，對(duì)給定電流在轉(zhuǎn) 子坐標(biāo)系下的正交分量I d和I q進(jìn)行負(fù)反饋。運(yùn)樣可W通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流對(duì)步進(jìn)電機(jī) 的電流進(jìn)行控制，保證步進(jìn)電機(jī)的電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流矢量始終為最大值， W在精確控制的基礎(chǔ)上提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 陽(yáng)146] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可W理解：實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可W通 過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成。前述的程序可W存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。該程 序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟 或者光盤等各種可W存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0147] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：W上各實(shí)施例僅用W說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其 依然可W對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征 進(jìn)行等同替換；而運(yùn)些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技 術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法，其特征在于，包括： 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流； 將所述給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量ijP I q，并使Id= 0,其中I q表示所 述給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，Id表示所述給定電流中的勵(lì)磁電流分量； 根據(jù)所述給定電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量ijP I q驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)； 對(duì)驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的所述實(shí)際電流得到在所述 實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量1\和I' q，其中I'q表示所述實(shí)際電流中用 于提供轉(zhuǎn)矩的方向的分量，I'd表示所述實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量； 以所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' jP I' q作為反饋量，對(duì)所述給定電 流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量ijP I q進(jìn)行負(fù)反饋。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法，其特征在于，所述根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的 轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到給定電流具體包括： 根據(jù)所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前的角速度； 根據(jù)所述當(dāng)前的角速度得到所述給定電流。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法，其特征在于，根據(jù)所述給定電流在 所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)具體包括： 根據(jù)所述給定電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量1/導(dǎo)到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo) 系下的正交分量仏，根據(jù)所述給定電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在 所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Uq，其中，U q表示所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電 流分量，ud表示所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中的勵(lì)磁電流分量； 對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量仏和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，以將所述驅(qū) 動(dòng)電勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量UjP U q轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量U α和U β，其中坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ，所述對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量UjPUq 進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)具體為：通過(guò)Park逆變換對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分 量Ujp U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)； 根據(jù)所述U。和U e得到用于驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制方法，其特征在于，所述根據(jù)測(cè)量到的所 述實(shí)際電流得到在所述實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的兩個(gè)正交分量1\和I' q具體 包括： 根據(jù)測(cè)量到的所述實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量I' α和I' e， 具體包括： 對(duì)所述實(shí)際電流進(jìn)行Clark變換，以得到所述實(shí)際電流在所述定子坐標(biāo)系下的正交分 量 I'。和 I' 對(duì)所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' α和I' ^進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，以將所 述實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ι'α和I' e轉(zhuǎn)換為在所述定子坐標(biāo)系下的分量I' #口 I'q，其中坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ，所述對(duì)所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的 正交分量I' α和I' ^進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)具體為：通過(guò)Park變換對(duì)所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子 坐標(biāo)系下的正交分量I' α和I' e進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。5. -種步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置，其特征在于，包括： 位置模塊，用于根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置角Θ得到給定電流； 第一轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述給定電流分解為在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量ijP I q，并使 Id= 〇,其中I q表示所述給定電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電流分量，I d表示所述給定電流 中的勵(lì)磁電流分量； 坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)所述給定電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量ijP I q驅(qū)動(dòng) 所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)； 第二轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的所述 實(shí)際電流得到在所述實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量1\和I' q，其中I'q表 示所述實(shí)際電流中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的分量，I'd表示所述實(shí)際電流中的勵(lì)磁電流分量； 反饋模塊，用于以所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' jP I' q作為反饋 量，對(duì)所述給定電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Id和I q進(jìn)行負(fù)反饋。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置，其特征在于，所述位置模塊具體用 于： 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置角Θ得到當(dāng)前的角速度； 根據(jù)所述當(dāng)前的角速度得到給定電流。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)變換模塊具 體用于： 根據(jù)所述給定電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量1/導(dǎo)到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo) 系下的正交分量仏，根據(jù)所述給定電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Iq得到驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在 所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量U q，其中，Uq表示所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中用于提供轉(zhuǎn)矩的方向的電 流分量，ud表示所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)中的勵(lì)磁電流分量； 對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量仏和U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，以將驅(qū)動(dòng)電 勢(shì)在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量UjP U q轉(zhuǎn)換為在定子坐標(biāo)系下的分量U α和U β，其中坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn) 的角度為所述位置角Θ，所述對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量UjPUq進(jìn) 行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)具體為：通過(guò)Park逆變換對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電勢(shì)在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量 UjP U q進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)； 根據(jù)U。和U e得到用于驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)換模塊具 體用于： 根據(jù)測(cè)量到的所述實(shí)際電流得到在實(shí)際電流在定子坐標(biāo)系下的正交分量I' α和I' 對(duì)所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量I' α和I' ^進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，以將所 述實(shí)際電流在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的分量Ι'α和I' e轉(zhuǎn)換為在所述定子坐標(biāo)系下的分量I' #口 I'q，其中坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度為所述位置角Θ。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)換模塊還 用于： 對(duì)所述實(shí)際電流進(jìn)行Clark變換，以得到所述實(shí)際電流在所述定子坐標(biāo)系下的正交分 量 I'。和 I' e。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的步進(jìn)電機(jī)伺服控制裝置，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)換模塊還 用于： 通過(guò)Park變換對(duì)所述實(shí)際電流在所述轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的正交分量Γ α和Γ ^進(jìn)行坐標(biāo) 系旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】H02P8/12GK105871272SQ201510037227
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】茹水強(qiáng), 王彬杰, 張瑞臻, 馬玉晨
【申請(qǐng)人】北京大豪科技股份有限公司