基于FPGA的兩相步進電機細分驅(qū)動器設(shè)計.pdf

1、目前步進電機已廣泛應(yīng)用于諸多行業(yè)的自動化控制系統(tǒng)。步進電機的運行性能除了與步進電機自身的性能有關(guān)外，在很大程度上還取決于驅(qū)動器所采用的驅(qū)動技術(shù)。研制高性能的步進電機驅(qū)動器將能提高步進電機的定位精度及其運行的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性，從而有力推動步進電機的更廣泛的應(yīng)用。
　　 本文在分析步進電機的特點及工作原理的基礎(chǔ)上，著重研究了步進電機的細分驅(qū)動控制技術(shù)。根據(jù)兩相混合式步進電機的驅(qū)動原理和控制特性，本文綜合采用了細分驅(qū)動技術(shù)和斬波

2、頻率恒定的恒流技術(shù)，使步進電機內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動兩相混合式步進電機平滑運行。合成磁場矢量的幅值決定了步進電機的力矩，相鄰的兩個合成磁場矢量間的夾角則決定了步距角的大小。在此原理基礎(chǔ)上，針對儀器儀表等場合的中小功率的兩相混合式步進電機設(shè)計了細分驅(qū)動器。
　　 本文對比分析了幾種常用類型的控制器的特點，比較了分立和集成式兩種類型的功率驅(qū)動電路的優(yōu)缺點，給出了一種基于DAC和電壓比較器的以及另一種基于ADC和

3、PI調(diào)節(jié)的恒流實現(xiàn)措施，并最終確定了本文應(yīng)用的設(shè)計方案。本文的步進電機驅(qū)動器，以FPGA為控制核心，通過RS232串口與上位機進行通訊。為研究方便，上位機采用了PC機。PC上采用LABVIEW編寫控制界面，可以設(shè)置工作模式、細分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)向、啟停、升速步數(shù)、恒速步數(shù)、減速步數(shù)。利用LabVIEW的web發(fā)布工具，用戶可以通過客戶端瀏覽器查看和操作控制界面，并可以對步進電機實現(xiàn)遠程控制的功能。驅(qū)動器接收上位機發(fā)送的控制指令，即可對步進電機進行

4、相應(yīng)的動作控制，同時也會把當(dāng)前的運行狀態(tài)反饋至上位機。驅(qū)動器有9個細分檔位可供選擇，最大可達256細分。兩種工作模式可選：精確步數(shù)運行模式和含有限位開關(guān)的運行模式。驅(qū)動器的輸出電流可以進行設(shè)置，如此可以驅(qū)動2.8A以下的多種不同額定電流的兩相混合式步進電機。驅(qū)動器本身可進行自我保護：過流保護，過熱保護。
　　 最后對所設(shè)計的兩相混合式步進電動機細分驅(qū)動器進行了性能測試。測試結(jié)果表明：該驅(qū)動器達到了系統(tǒng)設(shè)計前所設(shè)定的各項指標(biāo)。系統(tǒng)