基于FPGA的二相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展和社會(huì)工業(yè)化的進(jìn)步，步進(jìn)電機(jī)在機(jī)械控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的使用。但是在常規(guī)的電機(jī)控制方式下，步進(jìn)電機(jī)會(huì)有精度過低，低頻震動(dòng)等固有缺陷，限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。為了克服步進(jìn)電機(jī)上述不足，提高步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，人們提出了步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制技術(shù)。該技術(shù)通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁繞組中電流的精確控制，使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓型旋轉(zhuǎn)磁場，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分；采用該技術(shù)可以在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的條件下，大大的提高步進(jìn)電

2、機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)精度并改善電機(jī)低頻震動(dòng)的特性。
　　本文首先介紹了兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理及其數(shù)學(xué)模型，并對(duì)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了理論分析；在理論分析基礎(chǔ)上，提出了采用恒頻調(diào)寬的PWM調(diào)流技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)分的控制方案；然后，本文從硬件和軟件兩個(gè)方面詳細(xì)介紹了基于 FPGA的兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；最后，通過軟硬件測試結(jié)果驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)方法的正確性。
　　本文詳細(xì)介紹了基于FPGA的兩相式混合步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的設(shè)

3、計(jì)和實(shí)現(xiàn)。具體的設(shè)計(jì)工作主要包括：
　　1）細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；本設(shè)計(jì)選用 Altera的 EP2C8Q208C8N作為驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制處理器，TI的DRV8432作為步進(jìn)電機(jī)的功率放大器、Analog Devices的AD7874作為系統(tǒng)的A/D采樣轉(zhuǎn)換器、精密的儀表運(yùn)算放大器對(duì)采樣電阻的電壓信號(hào)進(jìn)行放大并輔以其它輔助電路完成了方案的硬件實(shí)現(xiàn)。
　　2）增量式PID調(diào)節(jié)算法的研究與實(shí)現(xiàn)；本文對(duì)增量式PID控制算法進(jìn)

4、行研究，并使用VHDL硬件描述語言對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；并在調(diào)試過程中，根據(jù)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的特性，對(duì)PID調(diào)節(jié)算法的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。
　　3）人機(jī)交互模塊的設(shè)計(jì)；本文在FPGA上實(shí)現(xiàn)串口通信模塊，使得使用者可以通過計(jì)算機(jī)能夠?yàn)橥獠肯到y(tǒng)設(shè)置細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)，獲取驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行狀態(tài)。
　　4）完成了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)，并采用VHDL語言進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。
　　5）對(duì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了軟硬件聯(lián)合測試，并對(duì)測試結(jié)