一種步進電機細分驅動器制造技術

本發(fā)明專利技術提供了一種步進電機細分驅動器，包括：DSP控制器，DSP控制器輸出PWM波；H橋驅動控制電路，連接DSP控制器，用于在PWM波控制下驅動功率驅動電路；功率驅動電路，包括兩個H橋，每個H橋的接地端并分別連接采樣電阻后接地，其中一個H橋用于驅動兩相混合步進電機的A相，另一個H橋用于驅動兩項混合步進電機的B相；采樣電阻，用于采集相電流；電流放大、限幅、采樣電路，用于將采集電阻采集到的相電流進行濾波、放大、限幅處理后輸出到DSP控制器的ADC輸入端；DSP控制器，用于通過ADC采集采樣電阻采集的實際電流，將采集到實際電流與目標電流的大小進行比較，并根據比較結果調整待輸出PWM波的占空比，并輸出調整后的PWM波對功率驅動電路進行控制。

A stepping motor subdivision driver

The invention provides a stepping motor subdivision driver, including DSP controller, DSP controller output PWM wave; the control circuit drives the H bridge connection, DSP controller, power drive circuit for driving the PWM wave control; power drive circuit, including two H bridge, H bridge grounding each end and connected the sampling resistor is grounded, one of the H bridge driver for two-phase hybrid stepper motor A, another H bridge driver for two hybrid stepper motor B phase; the sampling resistance for acquisition phase current; current amplification, limiting and sampling circuit for collecting phase current collected resistance the filtering, amplification, limiting processing output to the input end of the ADC DSP controller; DSP controller is used for collecting the actual current sampling resistor collected by ADC, will be collected to the actual current and target current size The duty cycle of the output PWM wave is adjusted according to the comparison result, and the adjusted PWM wave is output to control the power drive circuit.

【技術實現步驟摘要】
一種步進電機細分驅動器
本專利技術涉及電氣領域，尤其涉及一種步進電機細分驅動器。
技術介紹
在發(fā)射車液壓系統(tǒng)中，使用了兩相步進電機來調節(jié)數字溢流閥和數字流量閥，實現液壓系統(tǒng)壓力和流量閥流量的自動控制。要驅動步進電機按規(guī)定的方向和步數轉動，需設計專門的步進電機驅動器。步進電機在低頻運行時存在振蕩并產生較大的電磁噪聲，另外步進電機的固有步進角多在0.45～1.8°之間，在精密控制場合，用普通的方法驅動步進電機不能獲得理想的步進控制精度。采用細分驅動技術能夠提高步進電機的步距分辨率，減小轉矩的波動，減小低頻振蕩，降低運行噪聲，因此，步進電機需采用細分驅動技術。目前，步進電機細分驅動器均采用集成度高的進口元器件進行設計，存在芯片禁運、軟件后門等風險，導致武器裝備的生存能力大打折扣，降低了發(fā)射任務的可靠性、安全性。
技術實現思路
本專利技術旨在至少克服上述缺陷之一提供一種步進電機細分驅動器，以實現發(fā)射車控制系統(tǒng)的自主、可控，降低風險。為達到上述目的，本專利技術的技術方案具體是這樣實現的：本專利技術的一個方面提供了一種步進電機細分驅動器，包括：DSP控制器，DSP控制器輸出PWM波；H橋驅動控制電路，連接DSP控制器，用于在PWM波控制下驅動功率驅動電路；功率驅動電路，包括兩個H橋，每個H橋的接地端并分別連接采樣電阻后接地，其中一個H橋用于驅動兩相混合步進電機的A相，另一個H橋用于驅動兩項混合步進電機的B相；采樣電阻，用于采集相電流；電流放大、限幅、采樣電路，用于將采集電阻采集到的相電流進行濾波、放大、限幅處理后輸出到DSP控制器的ADC輸入端；DSP控制器，用于通過ADC采集采樣電阻采集的實際電流，將采集到實際電流與目標電流的大小進行比較，并根據比較結果調整待輸出PWM波的占空比，并輸出調整后的PWM波對功率驅動電路進行控制。另外，步進電機細分驅動器還包括：CAN總線；CAN總線連接DSP控制器，用于傳輸對DSP控制器進行控制的控制信號。另外，調整待輸出PWM波的占空比包括：對帶輸出PWM波進行模糊PD調節(jié)；輸出調整后的PWM波對功率驅動電路進行控制包括：輸出調整后的PWM波控制兩個H橋的電流，使步進電機的兩相電流以階梯正弦波的形式周期變換，驅動步進電機恒轉矩轉動。另外，模糊PD調節(jié)包括：其中,u(k)代表控制量，代表DSP控制器輸出PWM波的占空比，范圍是2％～98％；△u(k)為控制量變化量；i(k)為k時刻實際電流，通過DSP控制器內置ADC采集，m為運算放大增益，為6.061；id(k)為k時刻目標電流；e(k)為k時刻系統(tǒng)偏差，ec(k)為k時刻系統(tǒng)偏差變化量。由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，能夠驅動步進電機按規(guī)定的方向和步數可靠轉動，運行穩(wěn)定，控制精度高，低頻振蕩小。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本專利技術實施例提供的一種步進電機細分驅動器的結構示意圖；圖2為步進電機兩相繞組電流產生的合成磁場矢量圖；圖3為五細分情況下的理想電流波形；圖4為模糊控制器的隸屬度函數。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的實施方式進行詳細說明。鑒于各型號發(fā)射車控制系統(tǒng)均明確規(guī)定了元器件國產化率指標，因此，需要基于國產元器件設計國產化步進電機細分驅動器。本專利技術提供了一種實用的步進電機細分驅動器，內部電路全部采用國產軍品元器件進行設計。該驅動器具有CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域網絡)總線接口，能夠根據CAN總線的指令驅動步進電機按規(guī)定的方向和步數轉動。本專利技術實施例提供的驅動器可靠性高，控制精度高，低頻振蕩小，在型號上具有較好的應用前景，對類似電路具有較好的借鑒價值。圖1示出了本專利技術實施例提供的一種步進電機細分驅動器的結構示意圖，參見圖1，本專利技術實施例提供的步進電機細分驅動器，包括：DSP(DigitalSignalProcessor，數字信號處理器)控制器，DSP控制器輸出PWM(PulseWidthModulation，脈沖寬度調制)波；H橋驅動控制電路，連接DSP控制器，用于在PWM波控制下驅動功率驅動電路；功率驅動電路，包括兩個H橋，每個H橋的接地端并分別連接采樣電阻后接地，其中一個H橋用于驅動兩相混合步進電機的A相，另一個H橋用于驅動兩項混合步進電機的B相；采樣電阻，用于采集相電流；電流放大、限幅、采樣電路，用于將采集電阻采集到的相電流進行濾波、放大、限幅處理后輸出到DSP控制器的ADC(Analog-to-DigitalConverter，模數轉換器)輸入端；DSP控制器，用于通過ADC采集采樣電阻采集的實際電流，將采集到實際電流與目標電流的大小進行比較，并根據比較結果調整待輸出PWM波的占空比，并輸出調整后的PWM波對功率驅動電路進行控制。另外，作為本專利技術實施例的一個可選實施方式，步進電機細分驅動器還包括：CAN總線；CAN總線連接DSP控制器，用于傳輸對DSP控制器進行控制的控制信號。具體地，DSP控制器可以選擇國產F2812DSP芯片。DSP控制器通過PWM波控制兩個H橋，調整兩相電流的大小和方向。在H橋的接地端，采用0.1歐姆精密采樣電阻采集相電流，經濾波、放大、限幅處理后接到DSP控制器的片上ADC輸入端，DSP控制器采集實際相電流后與目標電流大小進行比較，并據此調整輸出PWM波的占空比，使實際電流跟隨目標電流變化而變化。功率驅動電路可以選擇國產PWM電機功率驅動器。該驅動器是全H橋功率驅動電路，集成了H橋控制電路和VDMOS(VerticalDouble-diffusedMetalOxideSemiconductor，縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管)功率開關電路，該電路在PWM波控制下工作，在控制端，通過改變一路PWM波的占空比控制電流的大小與方向。控制端PWM占空比的范圍為2％～98％，PWM輸入信號占空比2％時電流為正向最大，50％時平均電流為0，98％時電流負向最大。DSP控制器通過片上ADC采集采樣電阻上的電壓來獲取步進電機的相電流，為了提高采集精度，并為了避免電壓過大損壞DSP芯片，設計了由運放、肖特基二極管組成的放大、限幅電路，將采樣電阻的電壓值調理到DSP能接受的0～3V范圍內。具體地，可以采用國產DSP芯片作為主控芯片，采用H橋芯片作為功率驅動芯片。主控DSP芯片通過內部的ADC實時采樣步進電機的兩相相電流，依據電流矢量控制算法，通過對DSP輸出的PWM波的占空比進行調節(jié)，進而控制兩個H橋的電流，以使步進電機的兩相電流以階梯正弦波的形式周期變換，驅動步進電機恒轉矩轉動。其中，參見圖2，當需要使步進電機順時針旋轉時，按順時針順序通電，產生順時針的旋轉磁場，帶動轉子順時針轉動。由于磁場矢量是由兩相繞組中的電流控制的，精確地控制相電流便可以控制合成磁場矢量的幅度和角度。要使合成磁場矢量在空間上沿圓周旋轉，需使A、B兩相的電流按正弦規(guī)律變化，細分數越多，步距角越小，電流曲線越接近正弦曲線，因此，只需控制步進電機兩相電流按圖3所示變化，即可驅動步進電機細分轉本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種步進電機細分驅動器，其特征在于，包括：DSP控制器，所述DSP控制器輸出PWM波；H橋驅動控制電路，連接所述DSP控制器，用于在所述PWM波控制下驅動功率驅動電路；所述功率驅動電路，包括兩個H橋，每個所述H橋的接地端并分別連接采樣電阻后接地，其中一個所述H橋用于驅動兩相混合步進電機的A相，另一個所述H橋用于驅動所述兩項混合步進電機的B相；所述采樣電阻，用于采集相電流；電流放大、限幅、采樣電路，用于將采集電阻采集到的相電流進行濾波、放大、限幅處理后輸出到DSP控制器的ADC輸入端；所述DSP控制器，用于通過ADC采集所述采樣電阻采集的實際電流，將采集到所述實際電流與目標電流的大小進行比較，并根據比較結果調整待輸出PWM波的占空比，并輸出調整后的PWM波對所述功率驅動電路進行控制。

【技術特征摘要】
1.一種步進電機細分驅動器，其特征在于，包括：DSP控制器，所述DSP控制器輸出PWM波；H橋驅動控制電路，連接所述DSP控制器，用于在所述PWM波控制下驅動功率驅動電路；所述功率驅動電路，包括兩個H橋，每個所述H橋的接地端并分別連接采樣電阻后接地，其中一個所述H橋用于驅動兩相混合步進電機的A相，另一個所述H橋用于驅動所述兩項混合步進電機的B相；所述采樣電阻，用于采集相電流；電流放大、限幅、采樣電路，用于將采集電阻采集到的相電流進行濾波、放大、限幅處理后輸出到DSP控制器的ADC輸入端；所述DSP控制器，用于通過ADC采集所述采樣電阻采集的實際電流，將采集到所述實際電流與目標電流的大小進行比較，并根據比較結果調整待輸出PWM波的占空比，并輸出調整后的PWM波對所述功率驅動電路進行控制。2.根據權利要求1所述的驅動器，其特征在于，還包括：CAN總線；所述CAN總線連接所述DSP控制器，用于傳輸對所述DSP控制器進行控制的控制信號。3.根據權利要求1所述的驅動器，其特...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周永明，許進亮，王真真，黃輝，梁財海，韋學中，袁皓，張凌東，其他發(fā)明人請求不公開姓名，
申請(專利權)人：北京航天發(fā)射技術研究所，中國運載火箭技術研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11