基于MTD2009J的步进电机细分控制系统

由于步进电机按运行频率工作时，启动和停止各需要一个缓慢升频和降频的过程，因此启动时，可在启动频率之下启动步进电机，然后逐渐上升到运行频率；停止时，先将频率逐渐降低到启动频率以下才能停止，特别是负载转动惯性较大时，该现象很明显以致严重地影响到细分步进转角的非线性和均匀旋转的控制。另外由于步进电机的矩频特性不理想，电磁转矩随输入控制脉冲频率的升高而减小，在速度较高或加速度较大时，步进电机在脉冲转换时很容易引起失步，使得步进电机的动态性能变差，因此所控制的机械部件运动精度很低。为了克服以上缺点，本系统采用每个细分点对应于一个电流值。当细分数相当大时（例如本系统分成4096个点）电机绕组的电流信号就逼近模拟连续信号，这样可以极大地提高步进电机的分辨率和运行稳定性，为了缩短系统的运行时间，采用查表方式，即将每个细分点对应的电流值以表格的形式存储，运行时直接调用表格中的数据，从而提高了运行速度。

在运行控制方法采用了两级速度比较运行的方法。系统中存在两级速度：当前速度和目标速度。因为此系统是变速系统，在速度改变时要求系统必须平稳地过渡，此方法是：当系统收到变速指令时，首先将目标速度与当前速度相比较，并确定两速度之间的范围，以确定加速度的大小，若目标速度高于当前速度，则系统以较大的加速度加速运行，当接近目标速度时，系统减小加速度的值。逐渐靠近目标速度，直至相等，并以目标速度运行，直到再次收到变速指令。

图4为变速运行流程图。


系统水平方向细分驱动运行函数如下：





本系统在智能化一体化球型摄像机中取得了非常理想的效果。当摄像机镜头以220X变倍时，摄像机位置发生改变，图像没有任何抖动，预置点的调用也相当快速、准确，在整个安防行业获得了非常好的评价，并远销海外，取得了很好的经济效益和社会效益。

结语

本系统能满足大多数中小微型步进电机的可变细分控制、较高细分步距角精度及平滑运行等要求，具有体积小、细分精度高、运行功耗低、可靠性高以及可维护性强等特点。

系统软件功能丰富，通用性强，从而使控制系统更加灵活。