高效的步进电机控制算法
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反馈 难 题 （ 机 械共 振 ）以 及 开 发 时 间 如 等 因素 。现 代 的 电 机 控 制 系 统 面 临 着 在 多 种 不 利 环境 中 工 作 的 难 题 ，而 传 统 解 决 方 案 的 总 效 率 通 常 受 限 于 整 个 系 统 所 遇 到 的 最坏 情 况 。 自适 应 控 制 算 法 对 于 提 取 出 经过 优化 的 机 电 系 统 的 最 大 效 率 而 言是 必不 可 少 的 。
高效的步进电机控制算法
为 最大程受地提高效率 ．应 该对整个机 电系统 的边界条件进行映射
安 森 美 半 导 体 公 司 ＭＡ Ｔ Ｅ Ｔ Ｌ Ｒ Ｔ Ｈ Ｗ Ｙ Ｅ
Ｓｅ ｉ公 司 ＭＡＴ ＡＮ Ｖｌ ｔｇａ ＳＳ Ｄ Ｋ
在 对 基 于 步 进 电 机 的 运 动 控 制 系 统
振 的 可 能 ，这 通 常 是 因 为 工作 在 （ 接 或 近 于 ） 电机 的 自然 频 率 而 造 成 的 。避 开 这 些 区 域 是 至 关 重 要 的 ， 因 为共 振 可 能 会 造 成 电机 丢 步 或 进 入 失 速 状 态 。 不
度和／ 负荷角 （ ＬＡ）。可 以通过监 或 Ｓ 视 反电动势的幅度来很好地近似步进电
机 的 角速 度 。 图 ｌ 出 了使 用Ａ Ｍ Ｉ － ０ ２ 细 分 给 Ｓ ３ ５２
闭环 控制 通 常 采 用 以 下 两 种 形 式 ： 基 于 传 感 器 的 系统 （ 或 是 霍 尔 效 应 ） 光 和 无 传 感 器的 系统 。 无 传 感 器 的 系 统 也
一
步 进 电 机 控 制 器 驱 动 安 装 在 机 械 系 统 中 的 传统 步 进 电机 时 Ｓ Ａ引脚 的 映 射 。这 Ｌ
信息是 在对ＮｘＴ 入 （ 定 电机激 输 确
称 为 “ 闭环 系统 ” ，． 半 通常 使 用 由电
机 线 圈所 产 生 的 电 压 来 作 为 反 馈 。 基 于
励 速度的时钟输 入 ）进行扫频的过 程中
收 集 的 。 随 着 它 从 左 向右 移 动 ，激 励 的
系统 映 射
传 感 器的 控 制 系统 使 用 得 很 广 泛 ，但 是
频率升高 ，可以清晰地看到不同的工作 区域。测量整个系统的 电机特性的能力
是 ＡＭＩ ３ ５ ｘ 列所 具 有 的 一 种 非 常 Ｓ ０ｘ 系 强 大 的 特 性 —— 特 别 是 它 能 够 处 理 传 统 的 设 计 难 题 ，而 在 此 之 前 ，系 统 设 计 人
区域可能会发生变化。 电 机控 制 系统 可 以 不 断 地 对Ｓ Ａ电 Ｌ
系统的首要设计 目标 。这种类型 的测试
非 常 耗 费 时 间 ，因 为 必 须 在 电机 可 能 使
用 的 所 有 电 源 电压 、温 度 和 速 度 值 下 对 系 统 进 行 验 证 ，以 尽 量 减 小 出现 共 振 的 风险。每个步进电机系统都存在发生共
在 开 环 系统 中 ，通 常需 要 以 最坏 情 况 下 的 电流 驱 动 和 速 度 曲线 来 激 励 电 机 ，所 以 我 们 可 以 认 为 效 率 并 不 是 这 类
时 Hale Waihona Puke Baidu 由 于 不需 要 外 部 传 感 器 ，也 降 低 了 系统 的 复 杂 度 。 成 功 的 设 计 需 要 理 解 反 电动 势 的特 性 。
Ｓ Ａ 射 Ｌ 映
压进行采样 ，如果遇到异常情况 ，就可
以 采 取 适 当 的 措 施 。 因为 反 电动 势 正 比 于 转 子 的 旋 转 速 度 ，所 以 可 以 方 便 地 用
反 电 动 势 可 以 方 便 地 提 取 出与 机 电 系统 的运 动有 关 的 详 细 信 息 ，并 提 供 诊
过 ，对 于 开 环 系统 而 言 ，确 定这 些 区 域 可能是非常困难的 。
电机 线 圈运 动 经过 电 机 磁场 时 ，就 会产 生 电压 。 这 一信 息通 常 被称 为 电机 的速
设 计 进 行 优 化 的过 程 中 ，工程 师 必 须 综
合考虑 成本 、性 能、效率 、未预料到的
员只 分 析 电机 的 共 振 性 能 ，而 没 有 认 识 到 一 旦 整 个 机 械 装 置 放 在 一 起 之 后 这 些
如 果希 望 得 到最 高效 率 ，就 必须
对整个机电系统的边界条件进行映射 。 所 有 的 系 统 变 量 都 必 须 考 虑 到 ：温 度 、
机 械 降 解 、加 速 度 、速 度 、 电源 电压 等 等 。 系 统 架 构 也 会对 其 产 生 影 响 。
在映射实践 中必须考虑传感器的其他变
化 。无 传 感 器 的 系 统 的 一 项 主 要 优 势 在 于 ， 它 只需 要 读 取 与 电 机 的 物 理 运 动 有 关 的信 息 。 它 的 另 一 项 重 要 的 优 势 是 降
低 了 闭环 或半 闭 环 系 统 的 系 统 成 本 ，同
于 感 应 输 出轴 上 的 外 部 负 载 ，并 调 节 供 应 给 电机 的 电流 。取 自Ｓ Ａ引脚 的 数 据 Ｌ
断数据 。在电机的驱动电流脉冲之 间，
高效的步进电机控制算法
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在 对 基 于 步 进 电 机 的 运 动 控 制 系 统
振 的 可 能 ，这 通 常 是 因 为 工作 在 （ 接 或 近 于 ） 电机 的 自然 频 率 而 造 成 的 。避 开 这 些 区 域 是 至 关 重 要 的 ， 因 为共 振 可 能 会 造 成 电机 丢 步 或 进 入 失 速 状 态 。 不
度和／ 负荷角 （ ＬＡ）。可 以通过监 或 Ｓ 视 反电动势的幅度来很好地近似步进电
机 的 角速 度 。 图 ｌ 出 了使 用Ａ Ｍ Ｉ － ０ ２ 细 分 给 Ｓ ３ ５２
闭环 控制 通 常 采 用 以 下 两 种 形 式 ： 基 于 传 感 器 的 系统 （ 或 是 霍 尔 效 应 ） 光 和 无 传 感 器的 系统 。 无 传 感 器 的 系 统 也
一
步 进 电 机 控 制 器 驱 动 安 装 在 机 械 系 统 中 的 传统 步 进 电机 时 Ｓ Ａ引脚 的 映 射 。这 Ｌ
信息是 在对ＮｘＴ 入 （ 定 电机激 输 确
称 为 “ 闭环 系统 ” ，． 半 通常 使 用 由电
机 线 圈所 产 生 的 电 压 来 作 为 反 馈 。 基 于
励 速度的时钟输 入 ）进行扫频的过 程中
收 集 的 。 随 着 它 从 左 向右 移 动 ，激 励 的
系统 映 射
传 感 器的 控 制 系统 使 用 得 很 广 泛 ，但 是
频率升高 ，可以清晰地看到不同的工作 区域。测量整个系统的 电机特性的能力
是 ＡＭＩ ３ ５ ｘ 列所 具 有 的 一 种 非 常 Ｓ ０ｘ 系 强 大 的 特 性 —— 特 别 是 它 能 够 处 理 传 统 的 设 计 难 题 ，而 在 此 之 前 ，系 统 设 计 人
区域可能会发生变化。 电 机控 制 系统 可 以 不 断 地 对Ｓ Ａ电 Ｌ
系统的首要设计 目标 。这种类型 的测试
非 常 耗 费 时 间 ，因 为 必 须 在 电机 可 能 使
用 的 所 有 电 源 电压 、温 度 和 速 度 值 下 对 系 统 进 行 验 证 ，以 尽 量 减 小 出现 共 振 的 风险。每个步进电机系统都存在发生共
在 开 环 系统 中 ，通 常需 要 以 最坏 情 况 下 的 电流 驱 动 和 速 度 曲线 来 激 励 电 机 ，所 以 我 们 可 以 认 为 效 率 并 不 是 这 类
时 Hale Waihona Puke Baidu 由 于 不需 要 外 部 传 感 器 ，也 降 低 了 系统 的 复 杂 度 。 成 功 的 设 计 需 要 理 解 反 电动 势 的特 性 。
Ｓ Ａ 射 Ｌ 映
压进行采样 ，如果遇到异常情况 ，就可
以 采 取 适 当 的 措 施 。 因为 反 电动 势 正 比 于 转 子 的 旋 转 速 度 ，所 以 可 以 方 便 地 用
反 电 动 势 可 以 方 便 地 提 取 出与 机 电 系统 的运 动有 关 的 详 细 信 息 ，并 提 供 诊
过 ，对 于 开 环 系统 而 言 ，确 定这 些 区 域 可能是非常困难的 。
电机 线 圈运 动 经过 电 机 磁场 时 ，就 会产 生 电压 。 这 一信 息通 常 被称 为 电机 的速
设 计 进 行 优 化 的过 程 中 ，工程 师 必 须 综
合考虑 成本 、性 能、效率 、未预料到的
员只 分 析 电机 的 共 振 性 能 ，而 没 有 认 识 到 一 旦 整 个 机 械 装 置 放 在 一 起 之 后 这 些
如 果希 望 得 到最 高效 率 ，就 必须
对整个机电系统的边界条件进行映射 。 所 有 的 系 统 变 量 都 必 须 考 虑 到 ：温 度 、
机 械 降 解 、加 速 度 、速 度 、 电源 电压 等 等 。 系 统 架 构 也 会对 其 产 生 影 响 。
在映射实践 中必须考虑传感器的其他变
化 。无 传 感 器 的 系 统 的 一 项 主 要 优 势 在 于 ， 它 只需 要 读 取 与 电 机 的 物 理 运 动 有 关 的信 息 。 它 的 另 一 项 重 要 的 优 势 是 降
低 了 闭环 或半 闭 环 系 统 的 系 统 成 本 ，同
于 感 应 输 出轴 上 的 外 部 负 载 ，并 调 节 供 应 给 电机 的 电流 。取 自Ｓ Ａ引脚 的 数 据 Ｌ
断数据 。在电机的驱动电流脉冲之 间，