步进电机的一种分度算法

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1、步进电机的一种分度算法A Kind of Dividing Algorithm for Stepping-motor王 玉 琳 （合肥工业大学机械与汽车工程学院）摘 要：提出了一种步进电机的分度算法，使得被分度工件在 360内的转 角误差为 0。 关键词：分度 步进电机 转角误差Abstract:Abstract: A kind of dividing algorithm for stepping-motor was presented in this paper and the rotary angle error of the workpiece was limited to 0 degr

2、ee within 360. KeyKey words:words: dividing; stepping-motor; rotary angle error0引言采用步进电机分度时，常会遇到两种情况，一种情况是，在已知分度 脉冲当量的情况下，比如 =1/step 时，要分 1714时，电机要转 1760+14=1034 步，这种控制比较简单，只要算出分度脉冲数即可，并且 分度值不小于 1；另一种情况是，被分度的工件在工作时需要产生 Z 个等 分，比如刃磨盘形锯片或盘形铣刀时，假定 =1/step，工件要产生 17 个等分，则每次分度步数为 36060/171270.588 步，而电机的分辨率

3、为 1 步，这样 0.588 步就无法实现，要么取 1 步，要么取 0 步，如果取 1271 步作为一次分度，则 17 次后，工件转过步数为 127117=21607 步，累积 误差为+7。当等分数增加时，累积误差也增大，若实现 117 等分，每次 应分度 36060/117184.615 步，取 185 步，则分度 117 次，工件转动 185117=21645 步，一周内的累积误差高达+45；若分度值取 184 步，则 117 次后，累差为-72，误差更大。可见，对于分度值不是整数的情况， 不能按单一分度值进行分度。上述分 117 等分时，每次转动理论值为 184.615 步，若在分度时使

4、得这次转 184 步，下次转 185 步，在一周内转动 184 步的次数为 38.5%，转动 185 步的次数为 61.5%，这样可将误差均布在 相邻的几次分度上，不至于在 360时产生累积误差。 基于上述问题，笔者提出了一种分度的算法。1基于“逐点比较法”的分度算法1.1 有关参数的决定设步进电机的分度脉冲当量为 （/step） ，这个 应该用电机的步距 角除以驱动器的细分数，再乘以从电机轴到分度工件的减速比。欲使被分度的 工件转动一周，电机应转动 360/ 步。 设 Ns=360/-工件一周电机的步数，Z-工件分度次数 令 Ta = Ns/Z，若 Ta 为整数，则取 Tb=Ta，表示每次分

5、度时，电机均转相同步数 Ta（或 Tb） ，分度 Z 次正好一周。 若 Ta 非整数，则 Ta 只取整数部分，Tb=Ta+1，表示分度时，有时转动 Ta 步，有时转动 Tb 步。设每次分度时转动 Ta 步共有 Na 次，转动 Tb 步共有 Nb 次， 则有下列等式成立： Na + Nb = Z（1） Na*Ta + Nb*Tb = Ns（2） 将 Na、Nb 作为未知数，求解此方程组。分两种情况： （1） 当 Ta=Tb 时，Na、Nb 只要满足 Na + Nb = Z 即可。取 Na=Z，Nb=0， 也就是说，当 Ta=Ns/Z 为整数时，每次分度均转过 Ta 步，这样 Z 次 分度正好转过

6、 360。 （2） 当 TaTb 时，Na=Z*Tb-Ns，Nb=Z-Na，即分度时转动 Ta 步，共有 Na 次；分度时转动 Tb 步，共有 Nb 次。1.2 分度算法 已知 Na、Nb、Ta、Tb、Z，置偏差判别函数 F 初值为 0，则基于“逐点 比较法”的分度算法流程为：NYNY2实验结果笔者将上述的分度方法应用在四坐标数控磨刀机上，该磨刀机在磨削圆已知 F=0，Na，Nb，Ta，Tb，ZF0?FF-Nb转动 Ta 步FF+Na转动 Tb 步Z=0? 08878 78787 87800 0？结 束ZZ-1形锯片或盘形铣刀时，需要步进电机控制工件自动分齿，设电机的步距角为 1.8，驱动器的

7、细分数为 40，电机减速箱的减速比为 1/4，则分度脉冲当量 为 =1.8/（404）=0.01125，工件旋转一周，电机转动步数 Ns = 360/0.01125 = 32000 步，设 Z=13，经计算，得 Ta=Ns/Z=32000/13=2461（注： 表示取整） Tb=Ta+1=2462 Na=Z*Tb-Ns=132462-32000=6 Nb=Z-Na=13-6=7 实验结果如下所示。实际分度结果记录分度 次序每次转 动步数分度 次序每次转 动步数分度 次序每次转 动步数12461 6 2461 11 24622 2462 7 2462 12 24613 2462 8 2461 1

8、3 24624 2461 9 2462 5 2462 10 2461统计分度值 Ta=2461 步时，共有 6 次；分度值 Tb=2462 步时，共有 7 次。 旋转 360时无累积误差，实际分度结果与上述算法相一致。3结束语本文提出的步进电机分度算法，已经应用在上百台分度装置上，实践 证明，使用该方法分度误差小，分度精度高。参考文献 1李恩林编著.插补原理M（第一版）.北京：机械工业出版社，1984 2吴祖育，秦鹏飞主编.数控机床M（第三版）.上海：上海科学技术出版社，2000作者：王玉琳，安徽省合肥市，合肥工业大学北区 123#信箱，邮编：230069，电话：（0551）5617379，2909232，13905515972作者简介 王玉琳，男，1966 年 10 月生，东南大学机械工程系毕业，工学硕士，合肥工业大学机械与汽车工程学院教师，主要从事机床数控系统的研制和机电一体化的教学工作。曾获安徽省科技进步三等奖、机械部科技进步二等奖，完成省、部级科技成果鉴定四项，获实用新型专利一项，在国内外学术刊物上发表文章 20 余篇。