如何改善步距均勻性，一种办法就是对细分驱动系统进行位置闭环，它可以实现很高的线性定位精度与重复定位精度，并可排除机械摩擦力、负载力以及其它诸多因素引起的不稳定干扰，这是开环系统所无法比拟的。但其缺点是要在电机上需要加装位置检测元件，且所实现的分辨率要受到位置检测元件的限制。另一种方法是自某一位置开始，对细分驱动的微步距角进行一个循环的反复测定，求得微步距角对转子位置的关系曲线。将此函数与平均步距角相比获得实现均匀微步距角所需的指令函数，它是按微步距角的实测情况进行修正后的脉冲指令，也就是说，在电机绕组电流矢量均匀旋转的细分驱动状态下，某一位置的微步距角若减小到平均值的l/m,便将这一位置的指令脉冲数提高m倍。由于微步距角的变化随转子、定子间的相对位置呈周期性重复关系，因此可以由某一特定的初始位置开始来进行指令修正。这个方法的实现需借助于计算机进行，所需的细分驱动器的细分数应比所实现微步距角相应的细分数高一个数量级以上。

 

利用本文设计的驱动器来驱动86电机对驱动板的性能进行了测试，验证了本文提出的驱动策略是可行，并且探讨了细分驱动策略对性能提升效果。从实验的结果可以发现电机在不同的细分下运行平稳，细分数越大，噪音和振动越小。

 

在本系统设计开发期间，本人查阅了大量的有关步进电机驱动方面的中文和英文资料，对前人的理论研究成果和实物设计经验进行了分析研究。以这些技术理论为基石，东莞电机厂根据实际应用中的性能需求提出了本文介绍的技术方案并在理论层次上进行了验证，最终研制出能够满足水晶打磨高精度要求的驱动器。本设计研制出的驱动器功能完善并且有良好的功能选择控制接口，具体表现为：

 

1、为满足不同的工作环境需求，提供了16种细分选择，分别是4、8、10、16、20、24、32、36、40、64、72、100、128、144、200和256,使用者可以轻松地通过外接的拨码开关来选择，使电机运行达到预想效果。

 

2、在实际的工作中，由于带动的器件不同，电机通常需要有不同的输出力矩。为了满足这种要求，本驱动器提供了8种电流选择，分别是6.0A、5.5A、5.0A、4.5A、4.0A、3.5A、3.0A和2.5A，只要通过外接拨码开关便可轻松设置。

 

3、除了细分数和电流大小可设置的功能外，驱动器还提供了运行方向控制、脱机控制以及出错保护等功能。

 

4、本设计对电源电路设计进行改造和优化，把传统的输入电压范围20-50V提升为24-110V，从而来得到更高的输出转矩。

 

为完成本驱动器的设计，本文主要完成了以下工作：

本文首先介绍了两相混合式步进电机工作原理，并解析理想化的两相混合式步进电机数学模型，东莞电机厂为驱动器的设计提供理论支持。

解析了步进电机细分驱动的原理，并依据步进电机数学模型的计算，选择了细分驱动的电流波形，即为阶梯式的正弦波电流信号。这种信号能够在细化步距角的同时均勻地输出旋转力矩，有效地降低了电机运行噪音，提高电机运行平稳性。

 

通过对PWM技术的研究，选取了基于PWM技术的电流跟踪型细分控制策略。对驱动器进行了硬件和软件设计。本文给出了硬件结构整体框图，部分功能电路的设计说明以及软件流程。

 

通过实验验证了本文所采用的驱动策略是可行的，本文设计的驱动器明显地提高了电机低频特性，保证了电机在高频时也能有良好的转矩输出。

 

随着两相混合式步进电机驱动器的理论研究的深入和实物设计经验的积累，驱动器的设计方案可以进一步完善，在未来设计中可加入一些好的设计细节：

 

1、本驱动器的设计中实现了相电流检测反馈，实现了较高电流精度控制。在未来的设计中，为了实现电机完全的闭环控制，可以安装电机步移检测器件来实现更高位移精度控制。

 

2、为了节约设计成本，本驱动器的相电流检测采用了简单的采样电阻来实现，东莞电机为了得到更高的精度和可靠性，在未来的设计中可以采用如ACS712T这类线性电流传感器芯片。

 

3、本驱动器主控芯片是采用了价格相对低廉的AT89C2051，如果采用DSP芯片，这样可以简化电路设计以及更高精度控制。

 

4、在未来的设计中，可以对采用细分驱动控制后步进电机的矩角特性、矩频特性等性能进行实验研究，并把这些因素添加到设计中。