PWM Nonlinearity Reduction in Microstepping Unit Firmware

• Autorzy: Krumnikl M. , Olivka P.

Warianty tytułu

PL

Redukcja nielinearności PWM w oprogramowaniu sterownika mikrokrokowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Pulse Width Modulation (PWM) is a popular method for controlling analogue circuits with digital output of a microcontroller. This paper is focused on practical issues of using PWM in precise positioning systems. PWM is easy to grasp intuitively, but due to the motor characteristics, is not as easy to implement as one would expect. There is a distortion or nonlinear gain between the reference and real output voltage in the PWM system. In this paper, we will present a pure software solution to perform the PWM correction. We will introduce a novel algorithm capable of running on a small microcontroller. The algorithm is capable of performing all necessary computations for the PWM compensation without a need of feedback.

PL

Modulacja szerokości impulsów (PWM) jest popularną metodą regulacji sygnału analogowego z użyciem cyfrowego wyjścia mikrokontrolera. W artykule skupiono się na praktycznych aspektach wykorzystania PWM w systemach precyzyjnego przemieszczania. System PWM jest łatwy do zrozumienia, niestety z powodu cech silnika, jego zastosowanie nie jest tak łatwe, jakby mogło się wydawać. W systemach PWM pojawiają się zakłócenia oraz nielinearności zysku. W artykule opisano ściśle programowe rozwiązania korekcji PWM. Przedstawiono nowy algorytm nadający się dla małych mikrokontrolerów. Algorytm zawiera wszystkie potrzebne obliczenia dla kompensacji PWM bez konieczności sprzężenia zwrotnego.

Słowa kluczowe

EN

step motor; microspepping unit; PWM; PWM nonlinearity reduction; microstepping accuracy; microcontroller

PL

silnik krokowy; sterownik mikrokrokowy; PWM; kompensacja PWM; precyzja krokowania; mikrokontroler

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 3a
• Strony: 232--236
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., schem., tab., wykr

Twórcy

autor

Krumnikl M.

autor

Olivka P.

• Department of Computer Science,Faculty of Electrical Engineering and Computer Science,VŠB Technical University of Ostrava, tř. 17. listopadu, 708 33 Ostrava Poruba, Czech Republic,

Bibliografia

• [1] Craven, Peter; Hand, Larry; Attwood, Brian; Andersen, Jack, Digital PWM Amplifier Using Nonlinear Feedback and Predistortion, Audio Engineering Society Convention 128, 5, 2010
• [2] Paul, D. Maksimovic, Analysis of PWM nonlinearity in noninverting buck-boost power converters, in Proc. IEEE PESC Conf. 2008, pp. 374 1-3747
• [3] Chen Ge, Xv Fei-yun, Jia Min-ping, Hu Jian-zhong, Stepper motor microstepping controller based on PIC, Mechanical and Electrical Engineering Magazine, 2009-01, ISSN 1001-4551
• [4] Hag-Wone Kim; et al; Nonlinearity estimation and compensation of PWM VSI for PMSM under resistance and flux linkage uncertainty, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Volume 14, Issue 4, July 2006 Page(s): 589–601
• [5] Rioual P., Pouliquen H., Louis J. P.: Nonlinear control of PWM rectifier by state feedback linearization and exact PWM control, IEEE PESC Proceedings, June, 1994, pp.1095-1102.
• [6] Akdogan, E., Topuz, V., Akbas, A., An education tool study on mechatronics: emulation of stepper motor driving systems by using a microcontroller based system interface, Mechatronics, 2004. ICM ’04. Proceedings of the IEEE International Conference on, ISBN: 0-7803-8599-3
• [7] Yodsanti, C., Konghirun, M., Implementation of two-axis highly accurate position control of space-vector PWM based microstepping bipolar drive, Electrical Machines and Systems, 2008. ICEMS 2008. International Conference, ISBN: 978-1-4244-3826-6
• [8] Houška, P., Ondroušek, V., Věchet, S. and Březina, T., Control units for small electric drives with universal software interface, Recent Advances in Mechatronics 2007, Part 1, 185-189, DOI:10.1007/978-3-540-73956-2_37
• [9] Li Zhi-qiang, Zhou Jie, Ren Sheng-jie, Control system of fine drive for step motor based on SCM, Mechanical and Electrical Engineering Magazine, 2007-07, ISSN 1001-4551
• [10] A. M. Hava, Carrier based PWM-VSI drives in the overmodula-tion region, Ph.D. dissertation, Univ. Wisconsin, Madison, 1998.
• [11] STMicroelectronics datasheet, http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/ CD00000089.pdf