Способ управления шаговым двигателем

(5 Ц 5 Н 02 Р 8/ ПИСАН АВТОРСКОМУ ИЗОБ ЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВУ ОВЫМ ротехни-. троприон ными ышение, игателя, ия тока ичем амвливают ом фазы оуменьны огра-. Оь Ь ющего сигнала с од Наименьшее значе определяется из усл ка в фазах электро ном регулированииТаким образом, электродвигателя ф мальное значение вижного одой из возможтанным,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.Г.Букреев, В,С.Титов и С,К,Соснин (53) 621.313,525 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 1417162, кл. Н 02 Р 8/00, 1987.Соколов М.М. и Рубцов В,П. Дискретный электропривод механизмов электротермических установок, - М,: Энергоатомиздат, 1986, с. 36-39. Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе с электрическим дроблением шага.Цель изобретения состоит в повышении устойчивости вращения.Рассмотрим способ при постоянной частоте формирования задающего сигнала тока в фазах шагового электродвигателя, поступающего на вход широтно-импульсного модулятора (ШИМ). При этом напряжение на фазах двигателя имеет вид импульсных последовательностей постоянной амплитуды, где частота импульсов определяется частотой ШИМ, а длительность - амплитудой задающего сигнала. В режиме поочередного формирования таких последовательностей в фазах двигателя частота вращения вала определяется частотой задающего сигнала,При пуске двигателя из непод состояния задающий сигнал тока вфаз формируется с максимальноным задающим значением (рассчи(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШАДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электке и может быть использовано в алекводах с шаговыми и синхрдвигателями. Цель изобретения - повустойчивости вращения шагового двСпособ состоит в задании измененфазы по сийусоидальному закону, прплитуду синусоиды вначале устанамаксимальной, а при достижении токвеличины ограничения она ступенчатшается, пока не станет ниже величиничения. 4 ил,например, из условия предельного ускорения), При достижении текущего значения тока в фазе двигателя значения заданного токоограничения формируется импульс переключения амплитуды задающего сигнала тока, В соответствии с этим уменьшается значение длительности импульса широтно-. импульсного сигнала. Закон изменения амплитуды задающего сигнала может быть выбран пропорциональным, экспоненциальным и т.д. (в зависимости от задач управления электроприводом, где используется шаговый электродвигатель), При этом дискретность задающего сигнала выбирается из условия минимума амплитуды колебаний момента двигателя при переключении заданого уровня на другой. ние задающего сигнала овия непрерывности тодвигателя при импульс- напряжения питания. в каждой фазе шагового ормируется ток, макси- которого приближено кУстройство, подключенное к шаговому 25 электродвигателю 1, содержит последовательно соединенные генератор 2 импуль 30 40 50 55 заданному значению токоограничения, что обеспечивает наряду с малым временем переходного процесса поддержание заданной формы тока в фазах двигателя. Зто приводит к более устойчивому запуску двигателя из неподвижного состояния и псвышает устойчивость вращения вала двигателя при номинальной нагрузке. Кроме того, предлагаемый способ позволяет формировать необходимую токовую .диаграмму в первоначальный момент для преодоления, например, сил потокосцепления, создаваемых полюсами ротора с постояннымии магнитами.Способ может быть реализован программна ипи, в данном случае, на основе аппаратных средств,На фиг,1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг,2 - структурная схема логического блока; на фиг,З - структурная схема счетчика импульсов; на фиг,4 - временные диаграммы, иллюстрирующие формирование тока в фазе двигателя,сов, первый счетчик 3 импульсов, первое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 4, умножитель 5, преобразователь 6 код - интервал, логический блок 7, выходы которого подключены к входам усилителя 8 мощности, выхОД Датчика 9 тока фаз электродвигателя 1 через компаратор 10, формирователь 11, второй счетчик 12, второе постоянное запоминающее устройство 13 подключен к другому входу умножителя 5, выходы генератора 2 импульсов подключены к синхронизирующим входам преобразователя 6 код - интервал, логического блока 7, счетчика 12 импульсов.Логический блок 7 (фиг,2) содержит делитель 14 частоты, две схемы из 1 К-триггеров 15 и 16 логических схем ИЛИ 17, 18 и И 19, 20 с перекрестными связями, схему НЕ 21 и 4 группы последовательно соединенных схем И 22 - 29, С-входы 1 К-триггеров 15 и 16 соединены с выходом делителя 14 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов, первые входы логических схем И 23, 25, 27 и 28, выходы которых являются выходами логического блока 7., объединены и подключены к выходупреобразователя 6 код - интервал,Счетчик 12 импульсов (фиг.З) содержит последовательно соединенные делитель 30 частоты, логическую схему ИЛИ 31, счетчик 32, выход которого является выходом счетчика 12, другой вход схемы ИЛИ 31 соединен с выходом формирователя импульсов 5 10 15 20 на логической схеме И-НЕ 33 и ЙС-цепи, суммирующий вход счетчика 32 соединен с выходом формирователя 11, а вход делителя 30 частоты - с выходом генератора 2.На фиг,4 обозначены диаграммы тока 34 в фазах шагового двигателя, импульсов 35 напряжения с выхода формирователя 11, импульсов 36 напряжения с выхода делителя 30. Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени (при включении источника питания устройства) счетчики 3 и 12 устанавливаются в исходное состояние и на адресных входах ПЗУ 4 и 13 устанавливается начальный адрес. При поступлении импульсов с выхода генератора 2 на вход счетчика 3 на выходе ПЗУ 4 изменяется нормированное значение кода в соответствии с формой сигнала (например, синусоидальной), записанной в ПЗУ 4, После умножения умножителем 5 нормированных значений синусоидального сигнала на величину кода, считываемого из ПЗУ 13, на вход преобразователя 6 код - интервал поступает задающий сигнал синусоидальной формы с максимально возможной амплитудой. Таким образом, на вход логического блока 8 поступает последовательность импульсов, длительность которых модулирована по синусоидальному закону, В соответствии с сигналами тактовой частоты, поступающими с выхода генератора 2 (фиг,1) на С-входы 1 К-триггеров 15 и 16 логического блока 7 (фиг.2), кольцевая пересчетная схема на элементах 15 - 20 формирует последовательности импульсов в виде меандра (однофазное управление шаговым электродвигателем), поступающие на первые входы логических схем 23, 25, 27 и 29.После появления сигнала "Пуск", равного логической "1" (фиг.2), широтно-модулированный сигнал поступает через одну из логических схем 23, 25, 27 и 29 на вход усилителя 8 мощности, В одной из фаз шагового двигателя 1 появляется ток 34 (фиг.4), который нарастает по определенной характеристике задающего сигнала, При достижении током допустимого значенияогр на выходе формирователя 11 формируется импульс 35 напряжения (фиг,4), который изменяет состояние счетчика 12. Новое значение кода на его выходе определяет меньшее значение кода на выходе ПЗУ 13,Ток 34 (фиг,4) фазы двигателя 1 спадает до пересечения со следующей характеристикой задающего сигнала. Далее весь процесс повторяется до момента, при котором амплитудное значение задающего сигналастановится меньше допустимого тока Ь.р, По окончании процесса протекани тока в фазе двигателя делителем 30 частоты фиг,З) формируется импульс Зб напряжения (фиг.4), который через схему ИЛИ 31 поступает на С-вход счетчика 32 фиг.З), устанавливая еготем самым в начальное состояние, При поступлении импульса управления от логического блока 7 через усилитель 8 мощности на следующую фазу двигателя 1 описанный выше процесс формирования тока повторяется,Мак имальная скорость нарастания тока в начале и изменение тока по синусоидальному закону поэыша,ат устойчивость вращения. Формула изобретения Способ упоавления шаговым двигателем, состоящий в том, что задают изменение тока в фазе двигателя по синусоидальночу 5 закону, измеряют ток в фазе, сравнивают измеренное значение тока с заданным и по результатам сравнения изменяот скважность импульсов напряжения на фазе, о т л ич а а щ и й с я тем, что, с целью повышения 10 устойчивости вращения при изменении момента нагрузки. перед пуском двигателя устанавливают максимальное значение амплитуды синусоиды задания тока и задание ограничения зтой амплитуды при уста 1=: новившемся мгкиме, а при превышениитоком фазы задания ограничения ступенчато уменьшаю г амплитуду,1647842 кВ г 3 Редактор Н,Лаз ектор О,Ципл оизводстеенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аз 1413 ВНИИП Составитель В.АлфимоТехред М,Моргентэл Тираж 357 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5