基于細分驅動(dòng)的船用儀表步進(jìn)電機控制的實(shí)現
由于溫度與電壓之間的非線(xiàn)性關(guān)系及電機齒輪的誤差影響,導致滿(mǎn)度定位有偏差,可以通過(guò)分段線(xiàn)性處理的方法,在半滿(mǎn)量程點(diǎn)、2/3滿(mǎn)量程點(diǎn)和滿(mǎn)量程點(diǎn),對式(4)進(jìn)行補償修正,從而獲得準確的定位。
3.2 儀表指針跟蹤算法的實(shí)現
儀表指針運行的效果要求平滑且跟蹤快,要滿(mǎn)足這兩項要求,必須要有好的升降頻控制算法,因此必須在軟件設計上配合實(shí)現硬件電路的細分驅動(dòng)。硬件電路提供驅動(dòng)步進(jìn)電機的階梯波形,軟件設計將控制此波形的時(shí)間間隔,使得指針快速、精準地定位,并且平滑、無(wú)卡滯地運行。
常用的升降頻控制方法有3種:直線(xiàn)升降頻、指數曲線(xiàn)升降頻、拋物線(xiàn)升降頻。直線(xiàn)升降頻是以恒定的加速度進(jìn)行升降,平穩性較好,適用于速度變化較大的快速定位方式。軟件實(shí)現比較簡(jiǎn)單,但其加速度時(shí)間比較長(cháng)。指數升降頻控制具有較強的跟蹤能力,但當速度變化較大的時(shí)侯其平衡性較差。拋物線(xiàn)升降頻是將直線(xiàn)升降頻和指數曲線(xiàn)升降頻相融合,充分考慮到步進(jìn)電機低速時(shí)的有效轉矩,使升降速的時(shí)間大為縮短,同時(shí)又考慮使其具有較強的跟蹤能力。
指針跟蹤程序流程圖如圖5所示,查參數-微步數表得到目標微步數后,與當前位置比較確定指針的轉動(dòng)方向和轉角。為使指針能快速跟蹤、準確定位,需要按拋物線(xiàn)升降頻法,建立一張位置差值-指針速度表,當目標位置離當前位置較遠時(shí),指針速度較快,反之則較慢,如參數突然變化較大,不能直接從上一較快(較慢)的指針速度一次變化到較慢(較快)的目標速度,會(huì )使指針產(chǎn)生卡滯、抖動(dòng)等現象。

將步進(jìn)電機應用到船用儀表中,推動(dòng)了數字化指針儀表的發(fā)展,顯示方式更符合人機工程學(xué)的要求。本文對實(shí)現組合電阻式步進(jìn)電機細分驅動(dòng)的軟硬件設計進(jìn)行了描述,與專(zhuān)用芯片法(硬件)和PWM脈寬調制法(軟件)相比,性?xún)r(jià)比較好。儀表指針跟蹤位置的準確性、快速性及運行平穩性都超過(guò)了普通模擬指針表的功能,有著(zhù)較強的通用性和廣闊的應用前景。
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