基于FPGA控制的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動系統(tǒng).pdf

1、步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的機(jī)電元件，具有易于開環(huán)控制、無積累誤差等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)一些領(lǐng)域中高精度定位和運(yùn)行平穩(wěn)性的要求，出現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。 在控制策略方面，本文通過分析兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原來及其電磁模型，介紹了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制，從而提出了基于FPGA控制的PWM細(xì)分驅(qū)動技術(shù)，結(jié)合利用單片機(jī)來設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。由FPGA產(chǎn)生階梯脈沖形成階梯形電壓信號以控制

2、步進(jìn)電機(jī)每相繞組在各時(shí)刻的電壓，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角的任意細(xì)分控制。利用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)256細(xì)分控制器的PWM模塊、速度控制模塊、數(shù)字比較模塊等功能。 本文在進(jìn)行多臺步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動控制的研究上以XILINX公司的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件XC2S15芯片為設(shè)計(jì)載體，以硬件描述語言VHDL為開發(fā)工具，設(shè)計(jì)了新的脈沖分配器，利用FPGA芯片內(nèi)部的ROM存儲器存放PWM波形數(shù)據(jù)，采用查表法，通過在不同地址單元內(nèi)

3、寫入不同的PWM數(shù)據(jù)，用地址選擇來實(shí)現(xiàn)不同通電方式下的可變步距細(xì)分，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)多重細(xì)分驅(qū)動控制。 利用FPGA器件XC2S15芯片具有多個(gè)用戶自定義I/O口，解決了單片機(jī)I/O口不足的問題，與單片機(jī)P89V53RB2結(jié)合實(shí)現(xiàn)了多臺步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動與調(diào)速控制。 采用FPGA，該系統(tǒng)無需外接D/A轉(zhuǎn)換器，大大簡化了系統(tǒng)的外圍硬件電路結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能，縮短了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的設(shè)計(jì)周期。結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，具