步进电机细分控制函数修正方法研究
张志利，黄先祥，刘春桐
(第二炮兵工程学院，陕西 西安 710025)
摘要：在步进电机超高分辨率细分驱动系统设计中，为了确保微步矩角的均匀性，需要对固化在eprom中的细
分控制函数值进行修正。本文设计了一种细分控制函数自动修正系统方案，并提出了基于牛顿插值法的修正方法。
关键词：步进电机；细分；修正；牛顿插值法
中图分类号：tm274 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(2000)05-0025-04
1 引 言
在a2060- 9212型两相混合式步进电机16位超高分辨率细分驱动系统设计中，采用了“电流矢量恒幅均匀旋转”的细分方法，从理论上保证了失调角和微步矩角的均匀性，但当考虑到步进电机的非线性和磁路饱和等因素的影响时，即使两相绕组严格按照正、余弦规律通电，实测的步进电机转子的角位移与理想值仍有一定的倔差，这样就需要对绕组电流值进行优化，即对固化在eprom中的细分控制函数进行修正。
2 步距的均匀性
a2060- 9212型步进电机16位超高分辨率细分驱动系统设计中，是通过对电机a、b两相绕组加上正弦电流来实现定子电流合成矢量的“恒幅、均匀”微步进旋转的。两相绕组电流的数学模型表示为：
其微步矩角为：
细分控制函数发生器eprom中固化数据da.db可描述为：
式中方括号[]表示按“四舍五入”方式取整，a为eprom地址输入。
对eprom进行数据固化是通过烧碌器、在计算机编程控制下完成的。烧碌（固化）用数据采用c语言、按照式(3)所示数学模型编程获得，数据存储格式为2进制，因此，其与理论控制函数的拟合程度是很高的，可以说从理论上保证了定子电流合成矢量的幅值与空间位置的稳定。
而实际情况是，气隙磁场是定子磁势与转子磁钢通过走、转子铁心共同感应的结果，要复杂得多。由于齿槽、铁心材料、边界条件等因素的存在会导致气隙磁场偏离预期，这将使气隙磁场不能跟随电流合成矢量均匀旋转，也就难以保持幅值恒定。而且，由于负载力矩也在随时变化着（即使在空载状态也因为轴承等固定、安装、联接的部件而存在一定的摩擦力矩），因此电机的失调角也随之变化，这在开环系统中是无法纠正的。因此，诸多因素的影响使得转子的位置在一定范围内是不确定的，即转子在一定程度上是无法实现均匀旋转的。
图．1所示为a206_0- 9212型步进电机16位超高分辨率细分下微步距角测试结果变化曲线。由图中可以直观地看出微步距角并不均匀，而。是呈周期性波动的，即每整步(0.9。)一小循环，每齿距(3.6。)
试验测定也是零，转子的微步进是不均匀的，呈现出明显的周期性波动。磁场的边界条件按齿槽情况呈周期性重复是导致微步距角周期性变化的根本原因，同时，不可避免的摩擦负载(摩擦力矩是不恒定的，或者说在一定范围内也是不确定的）以及其它负载力矩的波动导致失调角出现不规则的小变动或小跳跃，也使微步距角曲线在周期性波动上出现不光滑的小锯齿形。 反应式步进电机微步驱动与混合式相似，但其不均匀性要严重一些。
3微步距角不均匀对开环控制精度的影响
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