一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法技術

一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法，通過接近傳感器對步進電機轉動絕對位置進行測量，并利用輔助的步進電機測向模型與修正算法，實現對步進電機失步的準確糾錯。利用接近傳感器自身的低成本、高精度、高可靠性等特點，來滿足步進電機失步糾錯的低成本化需求。本發明專利技術無需加裝測角傳感器如光電編碼器、旋轉變壓器等，而是通過簡易加裝接近傳感器及相應的軟件處理算法，即可避免步進電機輸出角度誤差的積累，保證測角精度的長期準確性，在成本上具有很大的優勢。

Step by step correction method of stepping motor based on proximity sensor

A stepper motor step error correction method based on proximity sensor, proximity sensor through the stepper motor rotation absolute position measurement, and by using the auxiliary stepper motor direction finding model and correction algorithm, to achieve accurate correction of step motor. The low cost, high precision and high reliability of the proximity sensor are used to meet the low cost demand of stepper motor. The invention does not need to install angle sensors such as photoelectric encoder, resolver, but through simple installation close to the sensor and the corresponding software algorithm can avoid the stepper motor output angle error accumulation, ensure the long-term accuracy of angle measurement accuracy, has great advantages in cost.

【技術實現步驟摘要】

：本專利技術涉及一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法，本方法適用于角位置或角速率的開環控制等領域。
技術介紹
：步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機。在未發生失步情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數并不受負載變化的影響，當步進電機接收到一個脈沖信號時，電機就按設定的方向轉一個固定的角度(步進角或步距角)，通過控制脈沖數和脈沖頻率來控制電機角位移量及電機轉速從而達到精確的開環控制。步進電機每轉一周的步數相同，在不失步的情況下，其步距誤差不會長期累積。失步是指步進電機由于一定的原因，未按照設定的控制脈沖數和脈沖頻率進行角度的轉動，丟失了一定的步進角。當轉子加速度慢于步進電機的旋轉磁場，轉子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉速度，或者電機負載慣性較大等情況下，都會造成步進電機的失步。在角位置和角速率開環控制中，步進電機的失步會造成控制量誤差的積累，造成控制精度下降。
技術實現思路
：本專利技術的技術解決問題是：利用接近傳感器，結合電機測向及修正算法，定期對步進電機的失步誤差進行修正，準確測量角度誤差，提供一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法。本專利技術的技術解決方案為：一種基于接近傳感器的步進電機失步糾錯方法，其特征在于首先確定精確的接近傳感器安裝位置，準確安裝在于步進電機定子固連的載體上，然后設計步進電機的測向模型，準確判定步進電機的實時轉動方向，在系統運行過程中，當接近傳感器觸發信號時，準確記錄此時步進電機的脈沖計數值，并根據接近傳感器安裝的位置設計值與此時的步進電機轉動方向，對步進電機此時刻的脈沖計數角度進行修正糾錯，具體步驟如下：(1)設計一套機械裝置，該機械裝置將接近傳感器與步進電機定子固連，接近傳感器感應塊與步進電機轉動部分固連，精確標記接近傳感器與步進電機轉動之間的安裝關系。(2)設計步進電機的測向模型，準確判定步進電機的實時轉動方向。由于接近傳感器在正向與反向所感應的角度位置存在差別，為了避免引入其他的角度誤差，因此必須要準確判斷步進電機的實時轉動方向，并加入相應的誤判機制。(3)考慮到接近傳感器在觸發階段中電機頻繁換向帶來的附加干擾，為保證修正的準確性和可靠性，設計基于步進電機測向的抗干擾誤差修正算法。(4)系統運行過程中，利用以上(1)-(3)步提供的結構、模型及算法，當接近傳感器觸發信號時，準確記錄此時步進電機的脈沖計數值，并根據接近傳感器安裝的位置設計值與此時的步進電機轉動方向，對步進電機此時刻的脈沖計數角度進行修正糾錯。本專利技術的原理是：接近傳感器對步進電機轉動絕對位置進行測量，并利用輔助的步進電機測向模型與修正算法，實現對步進電機失步的準確糾錯。利用接近傳感器自身的低成本、高精度、高可靠性等特點，來滿足步進電機失步糾錯的低成本化需求。本專利技術與現有技術相比的優點在于：本專利技術無需加裝測角傳感器如光電編碼器、旋轉變壓器等，而是通過簡易加裝接近傳感器及相應的軟件處理算法，即可避免步進電機輸出角度誤差的積累，保證測角精度的長期準確性，在成本上具有很大的優勢。附圖說明：圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為本專利技術的修正算法解析圖；具體實施方式：如圖1、2所示，本專利技術的具體方法如下：1、整個結構設計包括七部分，固定安裝板，步進電機定子部分，步進電機轉動部分，結構傳動部件，接近傳感器感應塊，接近傳感器以及負載。固定安裝板為整個結構提供支撐，步進電機定子固定在安裝板上，在負載上安裝接近傳感器感應塊，接近傳感器固定在安裝板上，每當接近傳感器經過接近傳感器感應塊時，接近傳感器會發出信號。通過結構設計，可精確標記接近傳感器信號觸發時的角度位置，在本示例中標記角度位置為Aideal。2、由于接近傳感器在正向與反向所感應的角度位置存在差別，為了避免引入其他的角度誤差，因此必須要準確判斷步進電機的實時轉動方向，并加入相應的誤判機制。該方法設計了步進電機的糾錯算法，準確判定步進電機的轉動方向和失步誤差。SPreal＝|B-A||SPideal-SPreal|＜100其中SPreal實際傳感器觸發信號所占用的脈沖數，SPideal為理論上傳感器觸發信號所占用的脈沖數。如果二者之差小于100，則認為感應塊完全通過接近傳感器，所記錄的脈沖數A可與Aideal進行匹配，用于步進電機失步的修正。按照修正計算式對脈沖數進行修正。Δ＝|Aideal-A|Δ即為步進電機失步的修正量。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
設計一套機械裝置，其特征在于該機械裝置將接近傳感器與步進電機定子固連，接近傳感器感應塊與步進電機轉動部分固連，精確標記接近傳感器與步進電機轉動之間的安裝關系。

【技術特征摘要】
1.設計一套機械裝置，其特征在于該機械裝置將接近傳感器與步進電機定子固連，接近傳感器感應塊與步進電機轉動部分固連，精確標記接近傳感器與步進電機轉動之間的安裝關系。2.設計步進電機的測向模型及修正算法，其特征在于當接近傳感器觸發信號，記錄下當前的電機驅動方向和脈沖數A，并判斷接近傳感器觸發信號直至其消失，如果消失，記錄消失時刻的脈沖數B，此后，再次判斷在持續T時間(一般取200ms-500ms)的過程中接近傳感器信號是否再次觸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張仲毅，徐燁烽，徐韜，郝凱旋，
申請(專利權)人：北京星網衛通科技開發有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11