基于FPGA步進電機驅動系統(tǒng)在機器人中的應用.pdf

1、步進電機是自動控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)中廣泛使用的執(zhí)行元件。但由于轉動不夠平穩(wěn)，對系統(tǒng)的正常運行會產(chǎn)生不良影響，因此改善步進電機的動態(tài)性能，對保證系統(tǒng)的可靠運行非常重要。
　　 在實際應用中，尤其在要求快速響應的控制系統(tǒng)中，如何保證步進電機在頻繁啟停、頻率發(fā)生突變的高速運轉過程中不發(fā)生堵轉和失步是一個關鍵問題。步進電機的速度控制曲線的選擇，不但影響電機運行的升降速度，還影響整個系統(tǒng)的平穩(wěn)性、運行噪聲和定位精度。因此，選擇合理的升降

2、速曲線對整個系統(tǒng)的正常運行非常重要。
　　 FPGA(Field Programmable Gate Array)是基于查找表的結構模塊，它的特點是直接面向用戶，具有極大的靈活性和通用性，非常適合于實現(xiàn)寄存器用量大的設計。結合步進電機的控制原理，本課題研究了一種基于FPGA的步進電機的新型控制方法。
　　 論文采用符合電機矩頻特性的理想速度曲線來控制步進電機的升降速運動，曲線方程是由步進電機的動態(tài)特性分析得出的，能充分利

3、用步進電機的有效轉矩，快速響應性能較好，升降速時間短，有效避免了電機失步和丟步。在FPGA環(huán)境中建立了脈沖發(fā)生器模型，并對設計進行了仿真驗證，結果表明設計基本符合期望。
　　 結合細分驅動方式，使步進電機運行精度更高。建立了基于FPGA的四相步進電機驅動電路，并對電路進行了功能驗證，由仿真結果可看出設計的合理性。
　　 采用基于FPGA的設計，當系統(tǒng)的部分功能需要改變時，只需修改相關的程序，簡單易行?？朔藗鹘y(tǒng)的設計中采