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摘 要：电子套结缝纫机进步电机的性能对整个机械的运行质量和运行水平会产生非常重大的影响，在这样的情况下，我们必须要选择几种比较有效的控制方案，对其加以处理，从而保证其作用的充分发挥。本文主要分析了电子套结缝纫机步进电机控制方案，以供参考和借鉴。
关键词：电子套结机；步进电机；运动控制；空间矢量；优缺点
当前，我国的服装行业发展水平在不断的发展，工业缝纫机的种类在这一过程中也在不断的增多，工业缝纫机的运动控制越来越受到人们的关心和关注。其中，步进电机在缝纫机行业也受到了越来也多的应用。而在这之前，国内对步进电机在套结机应用上的研究一直都不是很多，因此，我们对这一问题展开研究也有着十分积极的理论意义。
1 电子套结机送料机构及运动工作原理
电子套结机运动控制中最重要的一项技术指标是完成指定图案时主轴的运行速度，而制约其速度的就是送料机构及其步进驱动控制的快慢。系统送料机构如果不能与主轴运行转速同步，缝制的花样就会失真变型，严重影响缝制的美观度。电子套结缝制花型缝制的运动控制，需要将两个步进电机的旋转运动转化为XY平面内的水平运动。为此可以根据电子套结缝纫机的送料机械机构建立数学模型，将XY平面内的套结花型的直角坐标数据，转化为步进电机旋转运动的角度数据，控制步进电机的角度细分数值，即可控制送料机构在直角坐标系中的坐标点位置。建立以X轴步进电机的连杆与Y轴的交点为原点的坐标系0（0，0），在X轴方向，送料步进电机Stepl直接带动滑块水平移动，滑块的水平位移量就等于套结机的压脚水平位移量；在Y方向，由送料步进电机Step2带动连杆带动沿弧线运动，将产生X和Y两个方向上的位移量.系统的数学模型如图1所示。
目前市场上主流的控制方案分为四种：单极性恒流步进电机控制方案、两相三桥臂空间矢量（SVPWM）步进控制方案、两相H桥空间矢量（SVPWM）步进控制方案和430D型电子套结机步进闭环控制方案。由于430D型电子套结机步进控制为闭环控制方案，添加了编码器-速度反馈模块，与另外三种步进速度开环控制没有可比性，因此在这里不做分析。
2 单极性步进电机控制方案
如图2所示：Q1-Q8都是电子功率器件，在实际的运行中，我们采用的是MOS管或者是GBT等，步进控制器主要是通过输出脉冲控制将这些电子功率器件的开关按照相关的要求去控制，这样就达到了对步进机进行控制的目的。
单极性步进电机横流驱动在应用的过程中存在着一定的不足，首先是与双极横流驱动相比，知识能获得7成的静力矩以及低频力矩。步进电机驱动的晶体管组在运行的过程中一定要承受相当于最大电源电压2倍的电压，此外引出线的数量为6根，这样也就水的接插件和软电缆的成本大大的提升。
因为电子套结机在运行的过程中一直处在高速运转的状态，在高速运转的过程中还能十分有效的保证力矩输出的安全性和稳定性，而这也成为了步进电机应用过程中一个非常明显的不足，为了更好的确保力矩的科学性，这种方案驱动采用的是半步的方式，没有力矩的波动，这样也就可以和缝制运行的速度保持协调的状态，但是这种解决方案本身对硬件自身的性能存在着非常严格的要求，这样也就使得成本的投入变得越来越高。
3 两相三桥臂空间矢量控制方案分析
这种方案通常采用的是双极性进步电机当做是设备的驱动，驱动电路并没有采取以往的H桥，而是采用了三相功率桥。两相步进电机一共有4个插头，在接线的过程中，我们可以将异相的两端进行短接处理，将其作为一个输出端，从而也就构成了三个完整的输出端，分别和三相桥的UVW三相连接在一起。
由于将两相电机的异相两端进行了短接，必然会造成绕组的不对称，所以气隙磁场为椭圆形，这与三相矢量控制方法有些不同，根据电机磁场原理，为了获得空间矢量控制所获得的圆形磁场，就要使绕组流过不同的电流。
两相三桥臂SVPWM方案的优点，主要表现在：（1）与单极性步进电机恒流驱动所需功率器件数量相同，同为b个，比H桥少两个；（2）提高了绕组利用率，可进行细分控制，并能部分实现双极性控制效果；（3）通用性强，同样适用于三相电机；（4）转矩脉动小。
两相三桥臂SVPWM的缺点，主要表现在：（1）算法复杂，对处理器要求高；（2）绕组不对称，造成了空间电压的浪费，只能实现部分双极性控制效果，高速特性较弱；（3）待机模式下，相对H桥，发热量稍大；（4）电子噪音和干扰间题。
4 两相H桥空间矢（SVPWM）控制方案分析
两相H桥空间矢量控制方案以双极性步进电机作为驱动，采用的是传统H桥结构和空间矢量控制算法。目前三相电机的SVPWM技术已经非常成熟，对两相电机的SVPWM技术研究很少，本方案采用基于H桥结构的两相空间矢量（SVPWM）控制策略。
两相H桥SVPWM优点，主要表现在：（1）提高了绕组利用率，可实现细分控制，充分体现了双极性步进电机的矩频特性；（2）电压利用率高，尤其在高速情况下，矩脉动小；（3）无需缓冲电路更灵活。可以得到很高的力矩；（4）转，对电流的快关断或慢关断更灵活。
两相H桥SVPWM缺点，主要表现在：（1）与单极恒流和两相三桥臂SVPWM多了2个驱动管；（2）电子噪音和干扰问题；（3）算法复杂，对处理器要求较高。
结束语
在电子套结缝纫机控制系统当中，预先设置的主轴转速和真正的主轴转速存在着一定的差异，这种差异产生的主要原因是送布机构控制着整个系统，与主轴电机的转速必须要保持同步的状态，我们在衡量一套电子套结缝纫机控制系统效率的时候，一定要把主轴电机的实际转速和布进送料的具体时间充分的结合在一起，这样才能达到套结机对缝纫线迹的高要求。
参考文献
[1]高娟.遥控步进电机控制电路的设计[J].电子制作，2014（6）.
[2]向继文，廖立新.步进电机控制实验的改进[J].电脑知识与技术（学术交流），2007（3）.
[3]杜欢.三相步进电机控制程序的设计方法研究[J].工业控制计算机，2013（4）.
[4]邵现京，董金才，赵龙章，靳明水.基于新型加减速曲线的多步进电机控制的研究[J].自动化与仪表，2013（4）.
关键词：电子套结机；步进电机；运动控制；空间矢量；优缺点
当前，我国的服装行业发展水平在不断的发展，工业缝纫机的种类在这一过程中也在不断的增多，工业缝纫机的运动控制越来越受到人们的关心和关注。其中，步进电机在缝纫机行业也受到了越来也多的应用。而在这之前，国内对步进电机在套结机应用上的研究一直都不是很多，因此，我们对这一问题展开研究也有着十分积极的理论意义。
1 电子套结机送料机构及运动工作原理
电子套结机运动控制中最重要的一项技术指标是完成指定图案时主轴的运行速度，而制约其速度的就是送料机构及其步进驱动控制的快慢。系统送料机构如果不能与主轴运行转速同步，缝制的花样就会失真变型，严重影响缝制的美观度。电子套结缝制花型缝制的运动控制，需要将两个步进电机的旋转运动转化为XY平面内的水平运动。为此可以根据电子套结缝纫机的送料机械机构建立数学模型，将XY平面内的套结花型的直角坐标数据，转化为步进电机旋转运动的角度数据，控制步进电机的角度细分数值，即可控制送料机构在直角坐标系中的坐标点位置。建立以X轴步进电机的连杆与Y轴的交点为原点的坐标系0（0，0），在X轴方向，送料步进电机Stepl直接带动滑块水平移动，滑块的水平位移量就等于套结机的压脚水平位移量；在Y方向，由送料步进电机Step2带动连杆带动沿弧线运动，将产生X和Y两个方向上的位移量.系统的数学模型如图1所示。
目前市场上主流的控制方案分为四种：单极性恒流步进电机控制方案、两相三桥臂空间矢量（SVPWM）步进控制方案、两相H桥空间矢量（SVPWM）步进控制方案和430D型电子套结机步进闭环控制方案。由于430D型电子套结机步进控制为闭环控制方案，添加了编码器-速度反馈模块，与另外三种步进速度开环控制没有可比性，因此在这里不做分析。
2 单极性步进电机控制方案
如图2所示：Q1-Q8都是电子功率器件，在实际的运行中，我们采用的是MOS管或者是GBT等，步进控制器主要是通过输出脉冲控制将这些电子功率器件的开关按照相关的要求去控制，这样就达到了对步进机进行控制的目的。
单极性步进电机横流驱动在应用的过程中存在着一定的不足，首先是与双极横流驱动相比，知识能获得7成的静力矩以及低频力矩。步进电机驱动的晶体管组在运行的过程中一定要承受相当于最大电源电压2倍的电压，此外引出线的数量为6根，这样也就水的接插件和软电缆的成本大大的提升。
因为电子套结机在运行的过程中一直处在高速运转的状态，在高速运转的过程中还能十分有效的保证力矩输出的安全性和稳定性，而这也成为了步进电机应用过程中一个非常明显的不足，为了更好的确保力矩的科学性，这种方案驱动采用的是半步的方式，没有力矩的波动，这样也就可以和缝制运行的速度保持协调的状态，但是这种解决方案本身对硬件自身的性能存在着非常严格的要求，这样也就使得成本的投入变得越来越高。
3 两相三桥臂空间矢量控制方案分析
这种方案通常采用的是双极性进步电机当做是设备的驱动，驱动电路并没有采取以往的H桥，而是采用了三相功率桥。两相步进电机一共有4个插头，在接线的过程中，我们可以将异相的两端进行短接处理，将其作为一个输出端，从而也就构成了三个完整的输出端，分别和三相桥的UVW三相连接在一起。
由于将两相电机的异相两端进行了短接，必然会造成绕组的不对称，所以气隙磁场为椭圆形，这与三相矢量控制方法有些不同，根据电机磁场原理，为了获得空间矢量控制所获得的圆形磁场，就要使绕组流过不同的电流。
两相三桥臂SVPWM方案的优点，主要表现在：（1）与单极性步进电机恒流驱动所需功率器件数量相同，同为b个，比H桥少两个；（2）提高了绕组利用率，可进行细分控制，并能部分实现双极性控制效果；（3）通用性强，同样适用于三相电机；（4）转矩脉动小。
两相三桥臂SVPWM的缺点，主要表现在：（1）算法复杂，对处理器要求高；（2）绕组不对称，造成了空间电压的浪费，只能实现部分双极性控制效果，高速特性较弱；（3）待机模式下，相对H桥，发热量稍大；（4）电子噪音和干扰间题。
4 两相H桥空间矢（SVPWM）控制方案分析
两相H桥空间矢量控制方案以双极性步进电机作为驱动，采用的是传统H桥结构和空间矢量控制算法。目前三相电机的SVPWM技术已经非常成熟，对两相电机的SVPWM技术研究很少，本方案采用基于H桥结构的两相空间矢量（SVPWM）控制策略。
两相H桥SVPWM优点，主要表现在：（1）提高了绕组利用率，可实现细分控制，充分体现了双极性步进电机的矩频特性；（2）电压利用率高，尤其在高速情况下，矩脉动小；（3）无需缓冲电路更灵活。可以得到很高的力矩；（4）转，对电流的快关断或慢关断更灵活。
两相H桥SVPWM缺点，主要表现在：（1）与单极恒流和两相三桥臂SVPWM多了2个驱动管；（2）电子噪音和干扰问题；（3）算法复杂，对处理器要求较高。
结束语
在电子套结缝纫机控制系统当中，预先设置的主轴转速和真正的主轴转速存在着一定的差异，这种差异产生的主要原因是送布机构控制着整个系统，与主轴电机的转速必须要保持同步的状态，我们在衡量一套电子套结缝纫机控制系统效率的时候，一定要把主轴电机的实际转速和布进送料的具体时间充分的结合在一起，这样才能达到套结机对缝纫线迹的高要求。
参考文献
[1]高娟.遥控步进电机控制电路的设计[J].电子制作，2014（6）.
[2]向继文，廖立新.步进电机控制实验的改进[J].电脑知识与技术（学术交流），2007（3）.
[3]杜欢.三相步进电机控制程序的设计方法研究[J].工业控制计算机，2013（4）.
[4]邵现京，董金才，赵龙章，靳明水.基于新型加减速曲线的多步进电机控制的研究[J].自动化与仪表，2013（4）.