楊菁

摘要：本文提出一種采用FPGA對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度與位置控制的方法，建立一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用脈沖頻率實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)速度控制，可防止失步和過(guò)沖，提高工作效率，并結(jié)合實(shí)際工作控制，結(jié)果表明該方法的可行性。

關(guān)鍵詞：短波發(fā)射機(jī) FPGA控制模塊 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 光電控制

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）06-0007-02

直流電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移的機(jī)構(gòu)，是發(fā)射機(jī)的原機(jī)設(shè)計(jì)。但直流伺服電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)存在較大的誤差，原有的機(jī)械減速裝置不夠精確，誤差放大器在電路中由于機(jī)房的干擾原因會(huì)出現(xiàn)數(shù)值不對(duì)，容易過(guò)調(diào)，難以抓到所要求的位置。 在FPGA步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中，第一，采用每轉(zhuǎn)1000個(gè)脈沖（0.360/單脈沖）的光電碼盤取代原有的跟蹤電位器，用在電機(jī)控制板內(nèi)的數(shù)字計(jì)數(shù)取代原有的8bit的A/D變換器，將極大提高計(jì)算精度；第二，采用諧波減速器來(lái)取代原有的機(jī)械減速裝置，可以很大程度地保護(hù)傳動(dòng)裝置之間的連接銷釘；第三，取消原有的誤差放大器，將可調(diào)元件的實(shí)際位置采用光電碼盤的計(jì)數(shù)測(cè)量與要求的預(yù)置值進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算比較，其誤差將在數(shù)字上等于零；第四，取消伺服放大器，調(diào)整小盒的輸出直接控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

1 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)概述

整個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合發(fā)射機(jī)的自身運(yùn)行特點(diǎn)，以FPGA為步進(jìn)核心，外連信息采集、頻率調(diào)度、報(bào)警保護(hù)等控制模塊，在發(fā)射機(jī)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，由FPGA綜合外來(lái)信號(hào)條件，輸送出各路電機(jī)脈沖信號(hào)到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，再到步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，從而確保各調(diào)諧器件轉(zhuǎn)動(dòng)位置的精確性，具有很好的多路通信能力、快速運(yùn)算能力和抗干擾能力。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括以下4個(gè)部分：

FPGA主控模塊，這里集中了短波發(fā)射機(jī)各個(gè)采集點(diǎn)所匯的信息，該部分涉及了短波發(fā)射機(jī)的開(kāi)、關(guān)機(jī)，倒頻，各路電機(jī)位置驅(qū)動(dòng)，各個(gè)調(diào)諧點(diǎn)的粗細(xì)調(diào)，各種過(guò)荷保護(hù)。其整體工作就是接收到命令后對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行倒頻、調(diào)諧，即8路步進(jìn)脈沖和方向電平輸出控制。

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制器，F(xiàn)PGA輸出步進(jìn)脈沖信號(hào)到步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，每接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

光電碼盤，通過(guò)光電碼盤跟隨電機(jī)齒輪取樣，邏輯對(duì)發(fā)送過(guò)來(lái)的電機(jī)預(yù)置位置和實(shí)際位置進(jìn)行比較實(shí)，若預(yù)置位置大于實(shí)際位置，則送出正轉(zhuǎn)信號(hào)，反之送出反轉(zhuǎn)信號(hào)。

D＼A轉(zhuǎn)換模塊，控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)需要對(duì)輸出給繞組的脈沖進(jìn)行分配。根據(jù)統(tǒng)一時(shí)鐘，輸出地址對(duì)ROM進(jìn)行掃描，從ROM輸出被掃描地址中存放的細(xì)分代碼。細(xì)分代碼為一定位寬的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)D＼A電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量并進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。

2 FPGA控制能力實(shí)現(xiàn)

FPGA功能控制主要包括粗調(diào)控制、細(xì)調(diào)控制、自動(dòng)|手動(dòng)控制，具體包括：粗調(diào)控制，當(dāng)發(fā)射機(jī)進(jìn)行播音時(shí)，先要將各路電機(jī)調(diào)諧到預(yù)置位置，以快速運(yùn)轉(zhuǎn)到指定位置；細(xì)調(diào)控制，主要控制1、3、5路電容，細(xì)分值取決于各路驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置，也可以進(jìn)行手動(dòng)細(xì)分操作；自動(dòng)|手動(dòng)控制，除了自動(dòng)調(diào)諧外，當(dāng)要求手動(dòng)時(shí)：由A9發(fā)出FREE信號(hào)，使其信號(hào)置低，使電機(jī)脫機(jī)進(jìn)行手動(dòng)，手動(dòng)信號(hào)通過(guò)DIR來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。手動(dòng)完成后，再將FREE信號(hào)置高，以繼續(xù)自動(dòng)控制；與ARM通信功能，ARM可以通過(guò)SPI接口對(duì)FPGA內(nèi)部的寄存器進(jìn)行配置和讀?。徊竭M(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的正反向控制；限位控制功能，在步進(jìn)電機(jī)上還設(shè)有上下限位，分別為光限位和機(jī)械限位。光限位在機(jī)械限位之前，通過(guò)對(duì)發(fā)光二極管的光擋，達(dá)到控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。如果失效，后面還有機(jī)械限位來(lái)控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)，以達(dá)到雙重保護(hù)的作用，這樣電機(jī)就不會(huì)過(guò)調(diào)而損壞到元件。

2.1 粗調(diào)控制設(shè)計(jì)

由FPGA控制套箱A9的主芯片向各路電機(jī)發(fā)出粗調(diào)信號(hào)。在EPROM中存儲(chǔ)有發(fā)射機(jī)在不同工作頻率下多路調(diào)諧元件所對(duì)應(yīng)的最佳位置信息，從中取出要調(diào)頻率所對(duì)應(yīng)的每一個(gè)調(diào)諧元件的位置信息送給FPGA主芯片SPT-200。將各路預(yù)置位置信息轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)字信號(hào)傳送到步進(jìn)電機(jī)上，同時(shí)從A/D轉(zhuǎn)換器中讀回各調(diào)諧元件當(dāng)前所處的位置信息，將二者位置信息進(jìn)行比較，由判斷邏輯按其差值的大小和極性來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，直至二者的差值為零，即達(dá)到所調(diào)頻率的位置，并將輸入端切換到鑒相器3A4，接通高頻，準(zhǔn)備細(xì)調(diào)。

2.2 細(xì)調(diào)控制設(shè)計(jì)

整機(jī)的工作細(xì)調(diào)過(guò)程如下：

前級(jí)調(diào)諧：細(xì)調(diào)一路，進(jìn)入前級(jí)細(xì)調(diào)操作，禁止高末級(jí)細(xì)調(diào)。將前級(jí)柵壓轉(zhuǎn)換至正常值，前級(jí)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接受來(lái)自A9的信號(hào)，而A9實(shí)時(shí)接受來(lái)自1路前級(jí)鑒相器3A4的誤差信號(hào)開(kāi)始細(xì)調(diào)。當(dāng)誤差為正時(shí)，電機(jī)順轉(zhuǎn)，數(shù)值下降；當(dāng)誤差為負(fù)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，數(shù)值上升，直至誤差為零。末級(jí)調(diào)諧：前級(jí)調(diào)諧結(jié)束后啟動(dòng)3路5路電容細(xì)調(diào)，并禁止前級(jí)驅(qū)動(dòng)器工作，其簾柵電壓和高頻激勵(lì)均處于較低的狀態(tài)運(yùn)行，方式同上，但其誤差信號(hào)分別是來(lái)自末級(jí)鑒相器和末級(jí)鑒阻器。

2.3 速率與方向控制

發(fā)射機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制關(guān)鍵在于兩點(diǎn)，一是加減速的控制，二是方向的控制。

加減速的控制：由步進(jìn)電機(jī)的特性可知（如圖3），步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和脈沖頻率是成反比的，同時(shí)轉(zhuǎn)矩越小，帶載能力越差，比如轉(zhuǎn)動(dòng)6路電感時(shí)就需要大的力矩，但在停止的時(shí)候，又要注意它的制動(dòng)，不能過(guò)沖。因此，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行需要經(jīng)過(guò)加速、均速、減速三個(gè)階段，前后兩個(gè)階段的時(shí)間要短，均速的時(shí)間要長(zhǎng)。這樣，就要對(duì)輸入的脈沖信號(hào)自身提出要求：升降速曲線控制邏輯送出控制電機(jī)的脈沖信號(hào)，并且控制脈沖的頻率，使電機(jī)能夠平穩(wěn)的升降速。

方向的控制：步進(jìn)電機(jī)的位置采用旋轉(zhuǎn)碼盤進(jìn)行定位，通常，旋轉(zhuǎn)碼盤有三相輸出，旋轉(zhuǎn)波，A相和B相輸出占空比為50%的方波。碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，A相和B相輸出固定數(shù)目的脈沖。當(dāng)碼盤正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，A相比B相超前四分之一個(gè)周期；當(dāng)碼盤反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，B相比A相超前四分之一個(gè)周期。通過(guò)對(duì)該波形的處理得到碼盤的方向信號(hào)和計(jì)數(shù)脈沖，送入實(shí)際位置計(jì)數(shù)器，利用方向信號(hào)控制計(jì)數(shù)器的加減，利用脈沖控制計(jì)數(shù)。并且控制脈沖的頻率，使電機(jī)能夠平穩(wěn)的升降速。

2.4 光電碼盤反饋控制

在每個(gè)步進(jìn)電機(jī)以及傳動(dòng)裝置上都裝有一個(gè)與被調(diào)元件機(jī)械聯(lián)動(dòng)的光電碼盤，改變其機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)即可改變其電參量，比如：1路預(yù)置數(shù)值是854，那么當(dāng)電機(jī)因慣性而轉(zhuǎn)過(guò)頭幾個(gè)數(shù)值，如859，那么光電碼盤就會(huì)同樣轉(zhuǎn)到859的位置，并同時(shí)將信息傳送到鑒相器，再由它到A9主芯片中，主芯片便會(huì)發(fā)出倒轉(zhuǎn)信號(hào)，直至電機(jī)轉(zhuǎn)到854為止。

3 性能測(cè)試

3.1 測(cè)試方法

為驗(yàn)證系統(tǒng)功能的可行性，以北廣150kwPSM短波發(fā)射機(jī)，8路驅(qū)動(dòng)位置為基礎(chǔ)，通過(guò)不同的設(shè)置條件，由控制器控制電機(jī)加減速，用光電碼盤檢測(cè)電機(jī)所實(shí)際運(yùn)行的步數(shù)來(lái)判斷電機(jī)是否發(fā)生過(guò)沖和失步，步進(jìn)電機(jī)采用型號(hào)為85BYGH450A型。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

以MS型2H080M的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行性能測(cè)試，它有16種步數(shù)，最大細(xì)分?jǐn)?shù)達(dá)200即40000步/轉(zhuǎn)，此電機(jī)固定設(shè)置為細(xì)分40，即步距角為8000轉(zhuǎn)/秒，相電流為4.6A。由外部控制系統(tǒng)輸入步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)和控制參數(shù)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)左右，按要求進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，到位精確，沒(méi)有誤差，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表1。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中，都能完成準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)位置。失步的情況，也是由負(fù)載或是加速度過(guò)快引起的，只要注意負(fù)載和電機(jī)設(shè)定加速度即可，在溫度在70℃以下，均未出現(xiàn)任何退磁情況，因?yàn)榇判圆牧系耐舜劈c(diǎn)都在攝氏130度以上，當(dāng)然在正常的環(huán)境下一般很難達(dá)到如此高的溫度，只有在特殊的行業(yè)內(nèi)，需要做好溫度監(jiān)控，以確保電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)信號(hào)死機(jī)或單方向走，是在干擾情況下極少出現(xiàn)的，表現(xiàn)為出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)接收信號(hào)時(shí)死機(jī)，或不能正常接收系統(tǒng)發(fā)來(lái)的驅(qū)動(dòng)數(shù)值，因而無(wú)法帶動(dòng)所要的傳動(dòng)裝置進(jìn)行短波發(fā)射機(jī)的調(diào)諧工作，整機(jī)不能正常進(jìn)入工作狀態(tài)。重新啟動(dòng)后，基本能恢復(fù)正常。重啟的作用是達(dá)到信息的復(fù)位，簡(jiǎn)潔化，不讓堵塞的數(shù)據(jù)堵住數(shù)據(jù)端口，讓數(shù)據(jù)信息正確地進(jìn)入到調(diào)諧電機(jī)中。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的步進(jìn)電機(jī)發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠很好地滿足用戶設(shè)定的控制要求，對(duì)各個(gè)控制部分進(jìn)行精準(zhǔn)的細(xì)分控制，提高發(fā)射機(jī)的控制準(zhǔn)確性，同時(shí)可隨用戶參數(shù)的變化而變化，并且做出相應(yīng)的存儲(chǔ)。無(wú)需再編寫(xiě)新的驅(qū)動(dòng)程序。目前，這套系統(tǒng)已陸續(xù)運(yùn)用到其他同機(jī)型單位，優(yōu)點(diǎn)突出，實(shí)際效果明顯，不同于原來(lái)的直流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)實(shí)際工作驗(yàn)證，此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在短波發(fā)射機(jī)控制領(lǐng)域具有實(shí)用性和靈活性。

參考文獻(xiàn)

[1]黃曉兵.THB-522型150KW短波發(fā)射機(jī)維護(hù)手冊(cè)[A].北京：中國(guó)書(shū)籍出版社，2011 P148-152.

[2]TBH-522型短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)說(shuō)明書(shū)[A].北京：福昊達(dá)科技開(kāi)發(fā)有限公司出版，2006.

[3]李曉菲，胡泓，王煒.步進(jìn)電機(jī)加減速控制規(guī)律[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2006.1.

方向的控制：步進(jìn)電機(jī)的位置采用旋轉(zhuǎn)碼盤進(jìn)行定位，通常，旋轉(zhuǎn)碼盤有三相輸出，旋轉(zhuǎn)波，A相和B相輸出占空比為50%的方波。碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，A相和B相輸出固定數(shù)目的脈沖。當(dāng)碼盤正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，A相比B相超前四分之一個(gè)周期；當(dāng)碼盤反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，B相比A相超前四分之一個(gè)周期。通過(guò)對(duì)該波形的處理得到碼盤的方向信號(hào)和計(jì)數(shù)脈沖，送入實(shí)際位置計(jì)數(shù)器，利用方向信號(hào)控制計(jì)數(shù)器的加減，利用脈沖控制計(jì)數(shù)。并且控制脈沖的頻率，使電機(jī)能夠平穩(wěn)的升降速。

2.4 光電碼盤反饋控制

在每個(gè)步進(jìn)電機(jī)以及傳動(dòng)裝置上都裝有一個(gè)與被調(diào)元件機(jī)械聯(lián)動(dòng)的光電碼盤，改變其機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)即可改變其電參量，比如：1路預(yù)置數(shù)值是854，那么當(dāng)電機(jī)因慣性而轉(zhuǎn)過(guò)頭幾個(gè)數(shù)值，如859，那么光電碼盤就會(huì)同樣轉(zhuǎn)到859的位置，并同時(shí)將信息傳送到鑒相器，再由它到A9主芯片中，主芯片便會(huì)發(fā)出倒轉(zhuǎn)信號(hào)，直至電機(jī)轉(zhuǎn)到854為止。

3 性能測(cè)試

3.1 測(cè)試方法

為驗(yàn)證系統(tǒng)功能的可行性，以北廣150kwPSM短波發(fā)射機(jī)，8路驅(qū)動(dòng)位置為基礎(chǔ)，通過(guò)不同的設(shè)置條件，由控制器控制電機(jī)加減速，用光電碼盤檢測(cè)電機(jī)所實(shí)際運(yùn)行的步數(shù)來(lái)判斷電機(jī)是否發(fā)生過(guò)沖和失步，步進(jìn)電機(jī)采用型號(hào)為85BYGH450A型。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

以MS型2H080M的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行性能測(cè)試，它有16種步數(shù)，最大細(xì)分?jǐn)?shù)達(dá)200即40000步/轉(zhuǎn)，此電機(jī)固定設(shè)置為細(xì)分40，即步距角為8000轉(zhuǎn)/秒，相電流為4.6A。由外部控制系統(tǒng)輸入步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)和控制參數(shù)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)左右，按要求進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，到位精確，沒(méi)有誤差，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表1。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中，都能完成準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)位置。失步的情況，也是由負(fù)載或是加速度過(guò)快引起的，只要注意負(fù)載和電機(jī)設(shè)定加速度即可，在溫度在70℃以下，均未出現(xiàn)任何退磁情況，因?yàn)榇判圆牧系耐舜劈c(diǎn)都在攝氏130度以上，當(dāng)然在正常的環(huán)境下一般很難達(dá)到如此高的溫度，只有在特殊的行業(yè)內(nèi)，需要做好溫度監(jiān)控，以確保電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)信號(hào)死機(jī)或單方向走，是在干擾情況下極少出現(xiàn)的，表現(xiàn)為出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)接收信號(hào)時(shí)死機(jī)，或不能正常接收系統(tǒng)發(fā)來(lái)的驅(qū)動(dòng)數(shù)值，因而無(wú)法帶動(dòng)所要的傳動(dòng)裝置進(jìn)行短波發(fā)射機(jī)的調(diào)諧工作，整機(jī)不能正常進(jìn)入工作狀態(tài)。重新啟動(dòng)后，基本能恢復(fù)正常。重啟的作用是達(dá)到信息的復(fù)位，簡(jiǎn)潔化，不讓堵塞的數(shù)據(jù)堵住數(shù)據(jù)端口，讓數(shù)據(jù)信息正確地進(jìn)入到調(diào)諧電機(jī)中。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的步進(jìn)電機(jī)發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠很好地滿足用戶設(shè)定的控制要求，對(duì)各個(gè)控制部分進(jìn)行精準(zhǔn)的細(xì)分控制，提高發(fā)射機(jī)的控制準(zhǔn)確性，同時(shí)可隨用戶參數(shù)的變化而變化，并且做出相應(yīng)的存儲(chǔ)。無(wú)需再編寫(xiě)新的驅(qū)動(dòng)程序。目前，這套系統(tǒng)已陸續(xù)運(yùn)用到其他同機(jī)型單位，優(yōu)點(diǎn)突出，實(shí)際效果明顯，不同于原來(lái)的直流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)實(shí)際工作驗(yàn)證，此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在短波發(fā)射機(jī)控制領(lǐng)域具有實(shí)用性和靈活性。

參考文獻(xiàn)

[1]黃曉兵.THB-522型150KW短波發(fā)射機(jī)維護(hù)手冊(cè)[A].北京：中國(guó)書(shū)籍出版社，2011 P148-152.

[2]TBH-522型短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)說(shuō)明書(shū)[A].北京：福昊達(dá)科技開(kāi)發(fā)有限公司出版，2006.

[3]李曉菲，胡泓，王煒.步進(jìn)電機(jī)加減速控制規(guī)律[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2006.1.

方向的控制：步進(jìn)電機(jī)的位置采用旋轉(zhuǎn)碼盤進(jìn)行定位，通常，旋轉(zhuǎn)碼盤有三相輸出，旋轉(zhuǎn)波，A相和B相輸出占空比為50%的方波。碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，A相和B相輸出固定數(shù)目的脈沖。當(dāng)碼盤正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，A相比B相超前四分之一個(gè)周期；當(dāng)碼盤反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，B相比A相超前四分之一個(gè)周期。通過(guò)對(duì)該波形的處理得到碼盤的方向信號(hào)和計(jì)數(shù)脈沖，送入實(shí)際位置計(jì)數(shù)器，利用方向信號(hào)控制計(jì)數(shù)器的加減，利用脈沖控制計(jì)數(shù)。并且控制脈沖的頻率，使電機(jī)能夠平穩(wěn)的升降速。

2.4 光電碼盤反饋控制

在每個(gè)步進(jìn)電機(jī)以及傳動(dòng)裝置上都裝有一個(gè)與被調(diào)元件機(jī)械聯(lián)動(dòng)的光電碼盤，改變其機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)即可改變其電參量，比如：1路預(yù)置數(shù)值是854，那么當(dāng)電機(jī)因慣性而轉(zhuǎn)過(guò)頭幾個(gè)數(shù)值，如859，那么光電碼盤就會(huì)同樣轉(zhuǎn)到859的位置，并同時(shí)將信息傳送到鑒相器，再由它到A9主芯片中，主芯片便會(huì)發(fā)出倒轉(zhuǎn)信號(hào)，直至電機(jī)轉(zhuǎn)到854為止。

3 性能測(cè)試

3.1 測(cè)試方法

為驗(yàn)證系統(tǒng)功能的可行性，以北廣150kwPSM短波發(fā)射機(jī)，8路驅(qū)動(dòng)位置為基礎(chǔ)，通過(guò)不同的設(shè)置條件，由控制器控制電機(jī)加減速，用光電碼盤檢測(cè)電機(jī)所實(shí)際運(yùn)行的步數(shù)來(lái)判斷電機(jī)是否發(fā)生過(guò)沖和失步，步進(jìn)電機(jī)采用型號(hào)為85BYGH450A型。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

以MS型2H080M的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行性能測(cè)試，它有16種步數(shù)，最大細(xì)分?jǐn)?shù)達(dá)200即40000步/轉(zhuǎn)，此電機(jī)固定設(shè)置為細(xì)分40，即步距角為8000轉(zhuǎn)/秒，相電流為4.6A。由外部控制系統(tǒng)輸入步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)和控制參數(shù)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)左右，按要求進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，到位精確，沒(méi)有誤差，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表1。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中，都能完成準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)位置。失步的情況，也是由負(fù)載或是加速度過(guò)快引起的，只要注意負(fù)載和電機(jī)設(shè)定加速度即可，在溫度在70℃以下，均未出現(xiàn)任何退磁情況，因?yàn)榇判圆牧系耐舜劈c(diǎn)都在攝氏130度以上，當(dāng)然在正常的環(huán)境下一般很難達(dá)到如此高的溫度，只有在特殊的行業(yè)內(nèi)，需要做好溫度監(jiān)控，以確保電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)信號(hào)死機(jī)或單方向走，是在干擾情況下極少出現(xiàn)的，表現(xiàn)為出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)接收信號(hào)時(shí)死機(jī)，或不能正常接收系統(tǒng)發(fā)來(lái)的驅(qū)動(dòng)數(shù)值，因而無(wú)法帶動(dòng)所要的傳動(dòng)裝置進(jìn)行短波發(fā)射機(jī)的調(diào)諧工作，整機(jī)不能正常進(jìn)入工作狀態(tài)。重新啟動(dòng)后，基本能恢復(fù)正常。重啟的作用是達(dá)到信息的復(fù)位，簡(jiǎn)潔化，不讓堵塞的數(shù)據(jù)堵住數(shù)據(jù)端口，讓數(shù)據(jù)信息正確地進(jìn)入到調(diào)諧電機(jī)中。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的步進(jìn)電機(jī)發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠很好地滿足用戶設(shè)定的控制要求，對(duì)各個(gè)控制部分進(jìn)行精準(zhǔn)的細(xì)分控制，提高發(fā)射機(jī)的控制準(zhǔn)確性，同時(shí)可隨用戶參數(shù)的變化而變化，并且做出相應(yīng)的存儲(chǔ)。無(wú)需再編寫(xiě)新的驅(qū)動(dòng)程序。目前，這套系統(tǒng)已陸續(xù)運(yùn)用到其他同機(jī)型單位，優(yōu)點(diǎn)突出，實(shí)際效果明顯，不同于原來(lái)的直流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)實(shí)際工作驗(yàn)證，此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在短波發(fā)射機(jī)控制領(lǐng)域具有實(shí)用性和靈活性。

參考文獻(xiàn)

[1]黃曉兵.THB-522型150KW短波發(fā)射機(jī)維護(hù)手冊(cè)[A].北京：中國(guó)書(shū)籍出版社，2011 P148-152.

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[3]李曉菲，胡泓，王煒.步進(jìn)電機(jī)加減速控制規(guī)律[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2006.1.