[发明专利]一种步进电机细分驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及电气领域，尤其涉及一种步进电机细分驱动器。

背景技术

在发射车液压系统中，使用了两相步进电机来调节数字溢流阀和数字流量阀，实现液压系统压力和流量阀流量的自动控制。要驱动步进电机按规定的方向和步数转动，需设计专门的步进电机驱动器。

步进电机在低频运行时存在振荡并产生较大的电磁噪声，另外步进电机的固有步进角多在0.45～1.8°之间，在精密控制场合，用普通的方法驱动步进电机不能获得理想的步进控制精度。采用细分驱动技术能够提高步进电机的步距分辨率，减小转矩的波动，减小低频振荡，降低运行噪声，因此，步进电机需采用细分驱动技术。

目前，步进电机细分驱动器均采用集成度高的进口元器件进行设计，存在芯片禁运、软件后门等风险，导致武器装备的生存能力大打折扣，降低了发射任务的可靠性、安全性。

发明内容

本发明旨在至少克服上述缺陷之一提供一种步进电机细分驱动器，以实现发射车控制系统的自主、可控，降低风险。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明的一个方面提供了一种步进电机细分驱动器，包括：DSP控制器，DSP控制器输出PWM波；H桥驱动控制电路，连接DSP控制器，用于在PWM波控制下驱动功率驱动电路；功率驱动电路，包括两个H桥，每个H桥的接地端并分别连接采样电阻后接地，其中一个H桥用于驱动两相混合步进电机的A相，另一个H桥用于驱动两项混合步进电机的B相；采样电阻，用于采集相电流；电流放大、限幅、采样电路，用于将采集电阻采集到的相电流进行滤波、放大、限幅处理后输出到DSP控制器的ADC输入端；DSP控制器，用于通过ADC采集采样电阻采集的实际电流，将采集到实际电流与目标电流的大小进行比较，并根据比较结果调整待输出PWM波的占空比，并输出调整后的PWM波对功率驱动电路进行控制。

另外，步进电机细分驱动器还包括：CAN总线；CAN总线连接DSP控制器，用于传输对DSP控制器进行控制的控制信号。

另外，调整待输出PWM波的占空比包括：对带输出PWM波进行模糊PD调节；输出调整后的PWM波对功率驱动电路进行控制包括：输出调整后的PWM波控制两个H桥的电流，使步进电机的两相电流以阶梯正弦波的形式周期变换，驱动步进电机恒转矩转动。

另外，模糊PD调节包括：

其中,u(k)代表控制量，代表DSP控制器输出PWM波的占空比，范围是2％～98％；△u(k)为控制量变化量；i(k)为k时刻实际电流，通过DSP控制器内置ADC采集，m为运算放大增益，为6.061；i_d(k)为k时刻目标电流；e(k)为k时刻系统偏差，ec(k)为k时刻系统偏差变化量。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，能够驱动步进电机按规定的方向和步数可靠转动，运行稳定，控制精度高，低频振荡小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种步进电机细分驱动器的结构示意图；

图2为步进电机两相绕组电流产生的合成磁场矢量图；

图3为五细分情况下的理想电流波形；

图4为模糊控制器的隶属度函数。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

鉴于各型号发射车控制系统均明确规定了元器件国产化率指标，因此，需要基于国产元器件设计国产化步进电机细分驱动器。本发明提供了一种实用的步进电机细分驱动器，内部电路全部采用国产军品元器件进行设计。该驱动器具有CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线接口，能够根据CAN总线的指令驱动步进电机按规定的方向和步数转动。本发明实施例提供的驱动器可靠性高，控制精度高，低频振荡小，在型号上具有较好的应用前景，对类似电路具有较好的借鉴价值。

图1示出了本发明实施例提供的一种步进电机细分驱动器的结构示意图，参见图1，本发明实施例提供的步进电机细分驱动器，包括：

DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)控制器，DSP控制器输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)波；