装备自动定向系统中步进电动机的开发应用
张志利
（第二炮兵工程学院，陕西西安710025）
摘要：在简要介绍一种基于步进电动机控制的自动化定向系统技术方案的基础上，着重分析了步进电动机高精度细分设计中的几个具体技术问题．
关键词：定向，步进电动机i细分f零位漂移
中图分类号：tm383.6 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(200(7)02-0025-04
1引 言
某装备方位定向采用的是手动控制方案，操作繁琐，人为干扰因素多，同时，由于其方位定向精度要求很高（几个角秒），而执行机构中的直流电机转动惯性很大，且存在零位死区，故定向操作占用时间太长，在一定程度上制约了该装备的快速反应能力，因此，设计出技术可行、精度满足要求、操作时间短的自动定向系统意义重大。
2 自动定向系统技术方案
新设计的装备自动定向系统主要由计算机、步进电动机、细分控制电路、光电经纬仪、信号处理电路、a/d转换电路、转动平台和直角反射棱镜等部分组成，其原理组成框图如图1所示。
由光电经纬仪发出的一束平行光照射到与转动平台固联的直角反射棱镜上，如果反射光束平行或重合于出射光束，则表明装备处于所要求的射向上。如果反射光束与出射光束木平行，则此时反射光信号由安装在光电经纬仪内的光电接收器件接收，并转换成电信号，送至信号处理电路，经放大滤波后输入至ald转换电路，计算机进行比较处理后计算出步进电机应旋转的方向和步数，送至细分控制电路进行处理，以控制步进电机带动平台和棱镜一同旋转，直至偏差信号为零，此时装备定向于所要求的射向上。
3步进电机细分电路设计中的几个问题
由于装备方位定向要求在士5的方位角内，这就要求步进电机细分后的微步距角应不大于10，但从了解到的情况看，均达不到这一要求，因此必须研制出新的精度更高的细分控制系统，以确保自动定向系统的实现。
3.1步进电机高精度细分电路设计
为了实现高精度定向，对步进电机步距角进行高分辨率细分十分关键，也是本系统的难点所在。对步进电机的步距角进行细分是通过改变步进电机相电流的方法实现的。一般的细分方法只改变某一相的电流，如图2a所示。这种方法的缺陷是电流合成矢量的幅值是不断变化的，使步进电机的转矩亦随之变化，从而引起滞后角的变化，最终就影响了细分数的增加，即限制了分辨率的提高。为了能够从根本上解决这个问题，我们采用“电流矢恒幅均匀旋转的细分方法。采用这种方法时，电流合成矢量的旋转示意图如图2b所示，其主要特点是同时改变两相电流的大小，使电流合成矢量等幅均匀旋转。这种方式可称为步进电机的模拟运行，它是一种基于交流同步电机概念的特殊细分技术，实质是对运行于交流同步电机状态的步进电机所受控的交流模拟信号在一个周期内细分，即每个细分点对应于一个交流值。当细分数相当大时，电机绕组的电流信号就逼近模拟连续信号。这种细分驱动技术可以极大地提高步进电机的分辨率和运行稳定性。
装备自动定向系统选用的是四相混合式步进电动机，其细分控制电路主要由环形分配器、细分控制函数发生器、三角波发生器、电流调节器、脉宽调制电路pwm、电流取样电路、功率桥和电源等部分组成。其中，环形分配器包括4块cc4516二进制可逆计数器和1块高输入阻抗双运放tl082细分控制函数发生器包括4块eprom(27256)、4块8位d/a转换芯片dac0832、1块双四选一模擞开关和6片高精度单运放op07，2块dac0832通过op07电路的级连构成-16位d/a转换电路，有效地节省了研制费用，达到了良好的效果。电流取样方式采用了电阻合成取样方式，有效地抑制了零位温度漂移。
步进电机细分控制电路的简要工作过程是，计算机送出的脉冲信号经环形分配器中的计数器计数与分配，送到细分控制函数发生器，产生大小正式于控制参数z的正、余弦函数的两 |
