三相步進電機畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　步進電動機在無位置傳感器和速度傳感器系統(tǒng)中可以實現(xiàn)精確開環(huán)控制,同時又具有價格低廉、易于控制、定位準(zhǔn)確和計算機接口易于實現(xiàn)等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于機械、儀表、工業(yè)控制等領(lǐng)域。然而,步進電動機系統(tǒng)的性能和運行品質(zhì)在很大程度上取決于驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)與性能,性能良好的驅(qū)動電源可以在最大程度上改善步進電機系統(tǒng)的性能,減少振蕩與失步的發(fā)生,在

2、高頻運行時能夠提供足夠的轉(zhuǎn)矩。步進電機多數(shù)采用繞組電流控制方式,這種方法可以提高供電電壓,在高頻運行時具有較好的繞組電流波形,而且可保證在一定頻率范圍內(nèi)電流恒定,提高步進電動機的高頻特性。步進電動機控制脈沖的環(huán)形分配多采用軟件實現(xiàn),與傳統(tǒng)的邏輯硬件電路的實現(xiàn)方法相比,其控制更靈活、方便,而且易于進行升降速控制。</p><p>　　本文在研究三相反應(yīng)式步進電機工作原理和多種控制方法的基礎(chǔ)上,采用AT89C51 單

3、片機為主控制芯片設(shè)計了單片機控制系統(tǒng),進行了三相步進電機驅(qū)動電源的設(shè)計，利用軟件對步進電機進行控制,并采用恒電流脈寬調(diào)制方法（PWM）對各繞組進行了恒流控制。最后,搭建了驅(qū)動電源試驗電路。</p><p>　　關(guān)鍵詞:三相步進電機；驅(qū)動電源；單片機； PWM 恒流控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　S

4、tepper motor without position sensor and speed sensor in the system can realize precise open-loop control, at the same time, has low cost, easy to control, accurate positioning and computer interface advantages of easy t

5、o implement, is widely used in machinery, instrumentation, industrial control and other fields. However, stepper motor system performance and running quality to a large extent depends on the structure and performance of

6、drive power supply, good performance of the drive power can</p><p>　　Based on the study of three-phase reactive stepping motor principle of work and a variety of control methods, on the basis of using AT89S5

7、1 control chip design with a single-chip microcomputer control system, the three-phase stepper motor drive power supply design, using the method of software link points to control step motor, and by adopting the method o

8、f constant current pulse width modulation (PWM) for each winding to the constant current control. Finally, set the drive power supply test cir</p><p>　　KEY WORD Three-phase step motor; Drive power; Single

9、chip microcomputer; PWM constant current control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p>

10、<p>　　1.2.1步進電機驅(qū)動技術(shù)發(fā)展</p><p>　　1.2.2國外驅(qū)動器發(fā)展概況</p><p>　　1.2.3國內(nèi)驅(qū)動器發(fā)展概況 </p><p>　　步進電機驅(qū)動電源的硬件設(shè)計</p><p>　　2.1步進電動機的結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p>　　2.2步進電機的優(yōu)缺點分析&l

11、t;/p><p>　　2.3步進電機常用驅(qū)動電路比較</p><p>　　2.3.1單電壓驅(qū)動</p><p>　　2.3.2高低壓驅(qū)動</p><p>　　2.3.3調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動</p><p>　　2.3.4斬波恒流驅(qū)動</p><p>　　2.3.5電流細分驅(qū)動</p><

12、p>　　2.4脈沖寬度調(diào)制技術(shù)原理及其控制方法</p><p>　　2.4.1脈寬調(diào)制技術(shù)基本原理</p><p>　　2.4.2恒電流脈寬調(diào)制方法</p><p>　　步進電機驅(qū)動電源硬件設(shè)計</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　3.

13、2主電路設(shè)計</b></p><p>　　3.2.1主電路設(shè)計</p><p>　　3.2.2主要器件的選擇</p><p><b>　　3.3控制電路設(shè)計</b></p><p>　　3.3.1單片機的選擇</p><p>　　3.3.2脈沖發(fā)生電路</p><p

14、><b>　　3.3.3顯示電路</b></p><p><b>　　3.3.4鍵盤電路</b></p><p>　　3.4脈寬調(diào)制電路的設(shè)計</p><p><b>　　第四章 總結(jié)</b></p><p><b>　　致謝</b></p&

15、gt;<p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1.1 課題研究的目的和意義 </p><p>　　步進電機的工作必須使用專用的電源驅(qū)動。針對每一個步進脈沖，按一定的規(guī)律向電機各相繞組通電(勵磁)，以產(chǎn)生必要的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。隨著微處

16、理器的廣泛應(yīng)用和新的控制方式的出現(xiàn)，使得驅(qū)動電源的控制電路趨向于應(yīng)用微控制器和專用芯片結(jié)合的控制方法，使得原來由硬件實現(xiàn)的環(huán)形分配功能可以很方便的由軟件程序來完成，而且具有很高的靈活性。驅(qū)動電路則趨向于采用可以實現(xiàn)繞組電流恒定控制的電路驅(qū)動形式。 </p><p>　　研究目的是在研究三相步進電機工作原理和多種控制方法的基礎(chǔ)上，利用脈寬調(diào)制方法設(shè)計一種繞組電流可控制的步進電動機驅(qū)動電源。從而改善步進電機高頻運行時

17、的性能，并為進一步制作高性能的步進電機驅(qū)動電源提供理論和實驗基礎(chǔ)。</p><p>　　步進電機多應(yīng)用于開環(huán)控制的場合，對轉(zhuǎn)子位置不做檢測，較容易在運行過程中產(chǎn)生失步。失步和振蕩是較為嚴(yán)重的兩個問題。另外，步進電機不能簡單的直接接到普通的交直流電源上運轉(zhuǎn)，它需要專門的驅(qū)動器。步進電動機驅(qū)動電路的合理設(shè)計與改進,需要對步進電動機運行機理和具體結(jié)構(gòu)設(shè)計的透徹了解與深入分析。同時,步進電動機系統(tǒng)的性能和運行品質(zhì)在很大程

18、度上取決于其驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)與性能,同一臺電動機配以不同類型的驅(qū)動電源其性能會有較大差異。拋開驅(qū)動電源來談步進電動機的性能是不完全的。通過研制高性能的步進電機驅(qū)動器可以大大改善步進電機的運行性能。不同驅(qū)動電源引發(fā)的步進電機性能上的差異，不僅體現(xiàn)在輸出力矩的大小及高頻矩頻特性上，還體現(xiàn)在電機反應(yīng)速度、消除電機運轉(zhuǎn)過程中的振動、電機在固有共振點附近運行平穩(wěn)性等多方面。先進的驅(qū)動技術(shù)及驅(qū)動電源生產(chǎn)工藝的運用是提高步進電機性能的一條有效的途徑，可

19、以拓寬步進電機的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，研究開發(fā)出高性能的步進電機驅(qū)動器有著重大的現(xiàn)實意義。 </p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 </p><p>　　1.2.1 步進電機驅(qū)動技術(shù)發(fā)展</p><p>　　步進電機系統(tǒng)由于發(fā)展較早，電機成本低、可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動電源成本不高，因而具有良好的市場競爭力。</p><p>　　現(xiàn)階段

20、，單片機控制技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，其核心技術(shù)是單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計。對電機控制的基本電路要以單片機為控制核心，組成數(shù)據(jù)處理電路，在檢測和控制軟件支持下，調(diào)整和控制功率電路的工作狀態(tài)，同時檢測輸出電流大小，進行電流的控制。市電經(jīng)整流濾波、功率校正電路變成直流電送入功率變換電路(DC/DC)，功率變換電路在脈沖寬度調(diào)制電路(PWM)和單片機的控制下輸出穩(wěn)定的直流電壓。用戶可根據(jù)需要通過鍵盤設(shè)定開關(guān)電源輸出的電壓值及最大輸出電流值，單片機系統(tǒng)自

21、動對電源輸出電壓和電流進行數(shù)據(jù)采樣，并與用戶給定數(shù)據(jù)進行比較，然后根據(jù)設(shè)置的調(diào)整算法控制開關(guān)調(diào)整電路,使電源輸出電壓符合給定值。</p><p>　　1.2.2 國外驅(qū)動器發(fā)展概況</p><p>　　對步進電機的控制，國外主要采用步進電機及相應(yīng)的細分驅(qū)動器，很多半導(dǎo)體公司早已將單片機用于電機的控制。</p><p>　　國外對步進電機驅(qū)動技術(shù)的研究一直很活躍。目前

22、，國外對步進電機的控制與驅(qū)動的一個重要發(fā)展方向是大量采用專用芯片，結(jié)果是大大縮小了驅(qū)動器的體積，明顯提高了整機的性能，比較典型的芯片有兩類。一類芯片的核心是用硬件和微程序來保證步進電機實現(xiàn)合理的加減速過程，同時完成計長走步、正反轉(zhuǎn)等。對于開環(huán)使用的步進電機，實現(xiàn)合理的加減速過程便可使其達到較高的運行頻率而不失步或過沖。例如日本的PPMC101B便是這種芯片。采用這類專用集成電路，可驅(qū)動35相電機，可選擇勵磁方式；轉(zhuǎn)速精確，設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍

23、寬、加減速的過渡時間及上升陡度可根據(jù)負載選定；此外還有單步運轉(zhuǎn)和不同的停止方式等功能。另一類芯片的核心是實現(xiàn)細分技術(shù)，例如日本東芝公司的 TA7774H 二相步進電機細分控制芯片，其內(nèi)部集成了PWM 斬波控制和函數(shù)型雙極驅(qū)動電路細分控制功能。</p><p>　　1.2.3 國內(nèi)驅(qū)動器發(fā)展概況</p><p>　　步進電機系統(tǒng)由于發(fā)展較早，電機成本低、可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動電源的成本不高

24、，因而具有良好的市場競爭力，國內(nèi)出現(xiàn)的經(jīng)濟型數(shù)控機床及其高檔產(chǎn)品絕大多數(shù)使用步進電機系統(tǒng)作為伺服結(jié)構(gòu)。</p><p>　　常州德昌電子電器廠生產(chǎn)的 DCH30806 驅(qū)動器是三相混合式步進電機驅(qū)動器。驅(qū)動電為 24V～70V，直流供電；正弦波細分恒流驅(qū)動；最大輸出驅(qū)動電流 6A/相；最大 30000步/轉(zhuǎn)的十六種細分模式可選；輸入信號光電隔離；可適應(yīng)共陽、共陰、單/雙脈沖多種模式；脫機保持功能；提供節(jié)能的自動半

25、電流鎖定功能。</p><p>　　目前在步進電機的驅(qū)動技術(shù)上，采用斬波恒流驅(qū)動、細分驅(qū)動以及最佳升降頻控制，大大提高步進電機運行快速性和運轉(zhuǎn)精度，使步進電機在中、小功率應(yīng)用領(lǐng)域向高速且精密化的方向發(fā)展。近年來，微電子技術(shù)、大功率電力電子器件及驅(qū)動技術(shù)的進步，使得步進電機在自動化領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。功率開關(guān)管目前采用的功率場效應(yīng)管(MOSFET)，與早先采用的大功率晶體管(GT助相比有很多優(yōu)點。性能更加優(yōu)越的

26、絕緣柵極晶體管((IGBT)也已應(yīng)用于高速型及較大功率的步進電機驅(qū)動電路中。而把IGBT驅(qū)動電路及保護電路等都集成在一起的智能IGBT功率模塊，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定及運行可靠等優(yōu)點，目前已開始應(yīng)用于中、小功率步進電機的驅(qū)動。驅(qū)動技術(shù)方面現(xiàn)在應(yīng)用較多的有斬波驅(qū)動、升頻升壓驅(qū)動等。步進電機驅(qū)動技術(shù)的一個重要發(fā)展方向是微步驅(qū)動技術(shù)，也叫步進電機細分驅(qū)動技術(shù)，步進電機細分驅(qū)動技術(shù)是二十世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的。步進電機細分驅(qū)動技術(shù)得到了很大

27、的發(fā)展，并在實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。而步進電機的閉環(huán)控制也成為步進電機運動控制的發(fā)展方向。</p><p>　　第二章 步進電動機及其驅(qū)動系統(tǒng)</p><p>　　2.1步進電動機的結(jié)構(gòu)及其工作原理 </p><p>　　步進電動機種類很多，按照它們的結(jié)構(gòu)和工作原理可以劃分為反應(yīng)式（也稱變磁阻式）電機、混合式電機、永磁式電機等三種主要型式，但是它們的基本作用原理相

28、同，現(xiàn)在以三相反應(yīng)式步進電動機為例說明其基本工作原理。</p><p>　　三相反應(yīng)式步進電機的定子上有三對磁極，每一對磁極上繞著一相繞組，轉(zhuǎn)子鐵芯及定子極上均有小齒，定轉(zhuǎn)子齒距通常相等，定轉(zhuǎn)子間有很小的氣隙，轉(zhuǎn)子鐵芯上沒有繞組。其工作原理如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 三相步進電機工作原理圖</p><p>　　當(dāng)A相繞組通電，B、C二相繞組不通

29、電時，電機內(nèi)建立起以A-A′為軸線的磁場。轉(zhuǎn)子將有一定的穩(wěn)定平衡位置，轉(zhuǎn)子的位置是力求使通電相磁路的磁導(dǎo)為最大的位置?，F(xiàn)在單獨為A相通電，轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡位置(在沒有外力影響的情況下)是轉(zhuǎn)子齒的軸線與A相磁極上定子齒的軸線相重合的位置，簡單地講，就是轉(zhuǎn)子齒 1、3 和定子極 A、A' 對齊的情況。接著單獨為 B 相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過空間角度 30°，使轉(zhuǎn)子齒 2、4 和定子極 B、B' 對齊。再單獨為 C 相通電

30、，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過 30°角，使轉(zhuǎn)子齒 1、3 和定子極 C、C' 對齊。如此循環(huán)往復(fù)，并按 A-B-C-A 的順序通電，電動機便可以按一定方向轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速直接取決于繞組通與電源接通關(guān)斷的變化頻率。</p><p>　　而電動機的轉(zhuǎn)動方向由通電順序決定，如按 A-C-B-A 順序通電，電動機則反轉(zhuǎn)。 而實際電機的轉(zhuǎn)子和定子鐵心上都有小齒，定轉(zhuǎn)子齒距通常相等，定轉(zhuǎn)子間有很小的氣隙，如圖 2-2 所示。

31、ABC 三相繞組相隔 120°分布，當(dāng) A 相磁極上定轉(zhuǎn)子齒正對齒時，B 相磁極上定子齒的軸線，沿 A-B-C 方向領(lǐng)前轉(zhuǎn)子齒的軸線 l／3 齒距。同理，C相磁極上定子齒的軸線，則沿A-B-C方向領(lǐng)前轉(zhuǎn)子齒的軸線2／3齒距。在連續(xù)不斷的按A-B-C-A的順序分別給各相繞組通電時，電動機內(nèi)磁場的軸線沿ABC方向不斷轉(zhuǎn)動，且每改變通電狀態(tài)一次時,轉(zhuǎn)過的電角度為二相磁極軸線間的夾角120°，而轉(zhuǎn)子則每次轉(zhuǎn)過l／3齒距。&l

32、t;/p><p>　　2.2步進電機的優(yōu)缺點分析</p><p>　　步進電動機作為一種數(shù)字電機有著不同于其他電機的一些特點。</p><p><b>　　其優(yōu)點有： </b></p><p>　　（1）傳動系統(tǒng)簡單廉價?？梢杂脭?shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡單易行，成本較低。 </p><p>

33、　?。?）高精度的定位控制。位移與輸入脈沖信號數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，可以組成結(jié)構(gòu)較為簡單而又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高精度時組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 </p><p>　　（3）高可靠性。不使用電刷，電機本體部件少，電機的壽命主要取決于軸承，壽命較長。 </p><p>　?。?）位置及速度控制簡便。易于啟動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速控制，響應(yīng)性好。</p>&l

34、t;p>　?。?）有定位保持力矩。永磁式、混合式步進電機在停止?fàn)顟B(tài)下，仍具有勵磁保持力矩，故即使不靠機械式的剎車，也能做到停止位置的保持。 </p><p>　?。?）中低速時具備高轉(zhuǎn)矩。通常可以在超低速下高轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運行，可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動負載。 </p><p>　　但是，步進電機也有一些缺點： </p><p>　?。?）步進電機帶慣性負載的能力較差。

35、步進電機離散運動的運行方式?jīng)Q定了其帶慣性負載的能力有限，常應(yīng)用于小慣性負載的位置控制。 </p><p>　?。?）存在失步和振蕩。步進電機低頻運行時，易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象，輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，這些使得步進電機的加減速控制復(fù)雜化。 </p><p>　?。?）需要專門的驅(qū)動電源。步進電機不能直接使用普通的交直流電源驅(qū)動，在電機本體選定的情況下，驅(qū)動電源的好壞很大程度上影響著整個系統(tǒng)的

36、運行性能。 </p><p>　　2.3步進電機常用驅(qū)動電路比較 </p><p>　　步進電機的驅(qū)動電源技術(shù)在發(fā)展和成熟的過程中出現(xiàn)過各種各樣的驅(qū)動電路拓撲結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式。根據(jù)驅(qū)動方式的不同可分為單電壓驅(qū)動、高低壓驅(qū)動、調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動、斬波恒流驅(qū)動、電流細分驅(qū)動等。</p><p>　　2.3.1.單電壓驅(qū)動 </p><p>　　所謂單

37、電壓驅(qū)動,是指在步進電機繞組工作過程中,只用一個方向電壓對繞組供電,其原理線路如圖 2.2所示。三極管導(dǎo)通時,電源電壓全部作用在電機繞組上。流經(jīng)繞組中的電流很快上升,直到達到最大電流。當(dāng)電機高速運行時,流經(jīng)繞組的電流還未上升到額定電流就被關(guān)斷,相應(yīng)的平均電流減少而導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩下降。單電壓驅(qū)動方式的特點有:線路簡單、成本低、低頻時響應(yīng)較好。但高頻時帶載能力迅速下降。雖然它的整體性能較差,所以在實際中應(yīng)用較少,但是它是最基本最簡單的驅(qū)動電路

38、 。</p><p>　　圖2.2 單電壓驅(qū)動方式原理圖</p><p>　　2.3.2.高低壓驅(qū)動方式 </p><p>　　高低壓驅(qū)動的思想是,不論電動機工作頻率多大,當(dāng)相繞組導(dǎo)通時,高壓功率管和低壓功率管同時導(dǎo)通,在導(dǎo)通相的初始階段加到繞組上的電壓為高電壓,用來提高電流的前沿上升率,增加繞組電流前端的陡度。而當(dāng)電流上升到一定值時,高壓功率管關(guān)閉,只剩下低壓功

39、率管繼續(xù)導(dǎo)通,用低電壓供電以維持相電流"高低壓驅(qū)動的線路原理如圖 2.3所示。這種方式的特點是功耗較低,高頻運行時電機的轉(zhuǎn)矩特性較好,啟動和運行頻率得到較大的提高。</p><p>　　圖2.3高低壓驅(qū)動方式原理圖</p><p>　　2.3.3.調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動方式 </p><p>　　調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動方式的電路原理如圖2.4所示。這種驅(qū)動方式下,電機繞組上的

40、電壓隨著工作頻率的變化而變化。即低頻時用低壓驅(qū)動,高頻時用高壓驅(qū)動。與一般驅(qū)動電路相比,這種驅(qū)動電路增加了一套比較電路和調(diào)壓電路。調(diào)壓電路輸出的電壓高低由比較器的輸出控制,比較器的輸出又由積分器的輸出與鋸齒波發(fā)生器的比較結(jié)果決定。因此,當(dāng)控制步進電機的頻率變化時,積分器的輸出和比較器的輸出都跟著改變,從而達到改變調(diào)壓器的目的。輸入控制脈沖頻率低,繞組所加電壓低,電流上升緩慢；輸入控制脈沖頻率高,繞組所加電壓高,電流上升較快。這樣既可提高

41、高頻輸出又能避免低頻可能出現(xiàn)的振蕩。調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動基本克服了單電壓驅(qū)動和高低壓驅(qū)動的不足,矩頻特性較好,能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)運行。但是這種驅(qū)動方式線路比較復(fù)雜,在實際運行時需要針對不同參數(shù)的電機相應(yīng)地調(diào)整電壓 U2與輸入控制脈沖頻率的特性。</p><p>　　圖2.4 調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動方式原理圖</p><p>　　2.3.4.斬波恒流驅(qū)動方式 </p><p>　　

42、斬波恒流驅(qū)動原理如圖2.5所示。電路開始工作時,給定電平的高電平使比較器輸出高電平,使功率管導(dǎo)通,電流流經(jīng)電機繞組,在采樣電阻上產(chǎn)生一個壓降。由于驅(qū)動電壓較高,電流上升很快,當(dāng)采樣電阻上的壓降超過給定電壓時,比較器輸出低電平,關(guān)斷高壓管 TH,之后電流沿著原方向經(jīng)低壓管 TL、采樣電阻、地線、二極管 D2回路續(xù)流。電流下降,當(dāng)采樣電阻上的電壓小于給定電壓時,比較器翻轉(zhuǎn),輸出高電平,打開高壓管,電源又向繞組供電,電流又上升。斬波恒流驅(qū)動方

43、式存在一些缺點:線路較復(fù)雜、低速運行時繞組電流沖擊大,使低頻產(chǎn)生振蕩,運行不平穩(wěn),噪聲大、定位精度沒有提高等。但它的優(yōu)點也很顯著:由于使用了電流反饋,繞組電流可以恒定,且不隨電機的轉(zhuǎn)速而變化,從而保證在很大的頻率范圍內(nèi)電機都能輸出恒定的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　圖2.5 斬波恒流驅(qū)動方式原理圖</p><p>　　2.3.5.步進電機的細分驅(qū)動技術(shù) </p><p&

44、gt;　　細分驅(qū)動的基本思想是:各相繞組的通電狀態(tài)改變時,不是將繞組電流全部通入或切除,而是只改變相應(yīng)繞組電流的一部分,則電機的合成磁場的改變也只有原來的一部分,因為轉(zhuǎn)子的平衡位置與電機中的合成磁場的方向保持同步,所以轉(zhuǎn)子的每步運行也只有原先步距角的一部分。這樣,繞組電流由常規(guī)的矩形波改為階梯波,繞組中的電流經(jīng)過 N個臺階上升到額定值,或以同樣的方式從額定值下降。電流分成多少個臺階,則轉(zhuǎn)子就以同樣的次數(shù)轉(zhuǎn)過一個步距角,這種將原先的一個步

45、距角細分成若干步的驅(qū)動方法,稱為細分驅(qū)動。運用細分驅(qū)動技術(shù)不僅可以減小步進電機的步距角,提高分辨率,更重要的是能使電機運行更加平穩(wěn)均勻,而且還能減少低頻振動與共振。目前最常用的步進電機細分驅(qū)動電路有斬波式和脈寬調(diào)制式(PWM)式兩種。</p><p>　　2.4脈沖寬度調(diào)制技術(shù)原理及其控制方法</p><p>　　目前步進電機的控制多數(shù)采用繞組電流控制方法，其驅(qū)動電路有斬波式和脈寬調(diào)制(P

46、WM)式兩種。脈寬調(diào)制(PWM)方式與斬波方式相比，它有一個固定的開關(guān)頻率，諧波會更少，噪聲小，開關(guān)損耗也小。</p><p>　　2.4.1脈寬調(diào)制技術(shù)的基本原理</p><p>　　在采樣控制理論中有一個重要的結(jié)論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其響應(yīng)基本相同。沖量指窄脈沖的面積，如圖 所示。如把各輸出波形用傅氏變換分析，則其低頻段的特性非常接近，僅在高頻段略有差異

47、，這是PWM控制的重要理論基礎(chǔ)。步進電機的相繞組是明顯的慣性環(huán)節(jié)，因此可以用PWM技術(shù)來控制電機繞組的電流大小。</p><p>　　圖 2.6 形狀不同而面積相同的各種窄脈沖</p><p>　　把圖2.6（a）示的正弦半波分成N等份，就可把正弦半波看成是由N個彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于二/N，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律

48、變化。如果把上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使脈沖的中點和相應(yīng)正弦等分點的中點重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦部分面積量相等，就可得到圖2.7所示的脈沖序列。這就是PWM波形，可以看出，各脈沖的寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)沖量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦波形是等效的。像這種脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱為SPWM波形。在PWM波形一中，各脈沖的幅值是相等的，要改變等效輸出正弦波幅值時，

49、只要按同一比例系數(shù)改變各脈沖的寬度即可。</p><p>　　圖 2.7 正弦半波的等效PWM波</p><p>　　2.4.2恒電流脈寬調(diào)制方法</p><p>　　隨著電力電子器件的發(fā)展，脈寬調(diào)制技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于變頻器、整流器和電氣傳動中。用根據(jù)一定要求生成的PWM波控制功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，把直流電壓變成電壓脈沖序列，可以實現(xiàn)弱電對強電的控制，并通過控

50、制電壓脈沖寬度達到變壓的目的。脈寬調(diào)制電路的原理如圖 2.8所示，其基本原理是:將給定電壓加在脈寬調(diào)制電路的輸入端，脈寬調(diào)制電路將輸入的控制電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)脈沖寬度的矩形波，通過對功放管通斷時間的控制，改變輸出到電機繞組上的平均電壓。給定電壓信號輸入到PWM電路誤差放大器的同相輸入端，而電流反饋檢測電路把繞組中的電流信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號，經(jīng)濾波后加在PWM電路誤差放大器的反相輸入端，而PWM電路則根據(jù)給定電壓和電流反饋檢測電路的反饋電

51、壓的誤差來調(diào)整輸出的脈沖寬度，因而反饋電壓將自動跟給定控制電壓，實現(xiàn)對繞組電流的閉環(huán)控制，功率放大電路是將PWM電路輸出的信號進行功率放大，以驅(qū)動開關(guān)管通斷為步進電機供電。</p><p>　　圖2.8脈寬調(diào)制電路的原理框圖 </p><p>　　脈寬調(diào)制電路實現(xiàn)方法如圖2.9所示，鋸齒波發(fā)生器將產(chǎn)生的固定周期的鋸齒波信號加在比較器的反向輸入端，控制電壓加在比較器的同相輸入端，在控制

52、電壓幅值大于鋸齒波幅值期間，比較器的輸出為高電平。在控制電壓小于鋸齒波幅值期間，比較器的輸出為低電平。PWM波的脈沖寬度取決于三角波輸出控制電壓的大小，輸出控制電壓越大，相應(yīng)的輸出脈沖寬度也越寬。只要鋸齒波的線性很好，則輸出的脈沖寬度和控制電壓U將有很好的線性關(guān)系。輸出脈沖序列的周期等于鋸齒波的周期。</p><p>　　圖2.9脈寬調(diào)制電路的實現(xiàn)</p><p>　　本課題采用固定頻率的

53、PWM恒流控制方法，系統(tǒng)總體框圖如圖2.10所示。通過對反饋電流信號采樣與給定參考電壓值相比較，利用PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后與固定頻率的三角波相比較，決定輸出控制脈沖的占空比，進而調(diào)節(jié)電機繞組兩端電壓值，實現(xiàn)電機繞組的恒流控制。由于進行了電流反饋的設(shè)計，使得電流可以在一定范圍內(nèi)恒定，改善繞組波形，提高運行性能。</p><p>　　圖2.10系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　單片機控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)

54、軟件環(huán)分功能，為步進電機提供步進控制信號?？刂颇诚嗬@組是否通電，高電平開通，低電平關(guān)斷。在某相步進控制信號為高電平期間內(nèi)，參考電壓與反饋電壓作為PWM電路的輸入，輸出PWM控制信號經(jīng)驅(qū)動電路控制開關(guān)管的開通和關(guān)斷。</p><p>　　第三章 步進電機驅(qū)動電源硬件設(shè)計</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　圖

55、3.1系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)</p><p>　　本設(shè)計可分為單片機控制部分、定頻恒流脈寬調(diào)制電路部分和主電路三個部分。單片機控制部分主要由單片機、頻率發(fā)生、顯示電路和鍵盤電路構(gòu)成，由單片機產(chǎn)生脈沖序列，單片機采集到該脈沖后進行軟件環(huán)分，輸出相應(yīng)的步進控制脈沖控制步進電機的運行。鍵盤和顯示部分提供了該系統(tǒng)的人機接口，用于輸入控制步進電機的正反轉(zhuǎn)、運行方式等信息并將當(dāng)前狀態(tài)顯示出來。定頻恒流脈寬調(diào)制電路主要由PWM脈沖發(fā)生電

56、路和MOSFET管驅(qū)動電路組成。PWM脈沖發(fā)生電路通過對反饋電流信號采樣與給定電壓值相比較后，再經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器與固定頻率的三角波相比較，產(chǎn)生固定頻率的PWM控制脈沖。PWM脈沖經(jīng)MOSFET驅(qū)動芯片后，產(chǎn)生滿足開關(guān)管工作要求的PWM驅(qū)動信號。主電路采用雙MOSFET管對電機繞組進行單獨控制，并用快恢復(fù)二極管提供續(xù)流回路。采樣濾波電路使用采樣電阻對電流進行采樣，經(jīng)濾波電路濾波后為脈寬調(diào)制芯片提供反饋信號。</p><p

57、>　　3.2 .1主電路設(shè)計</p><p>　　主電路用雙MOSFET管控制，并在關(guān)斷期間施加反壓加快電流釋放，得到更好的繞組電流波形，電路如圖3.2</p><p>　　圖3.2 主電路</p><p>　　當(dāng)Q3，Q5開通時，電源通過開關(guān)管給電機繞組施加正向電壓，繞組電流上升；當(dāng)Q3，Q5關(guān)斷時，由于電機繞組電流不能突變，使得二極管D5，D6開通，

58、為繞組施加反向電壓，加快繞組電流下降。</p><p>　　主電路所用的電源由變壓器降壓經(jīng)不控整流得到如圖3.3</p><p>　　圖3.3 電源電路</p><p>　　3.2.2主要器件選擇</p><p>　　本設(shè)計主電路形式采用雙MOSFET管對每相繞組進行單獨控制。主電路器件的選擇直接影響著整個電路的安全及性能，其中主要包括MO

59、SFET管，續(xù)流二極管的選擇。</p><p>　　在典型的功率應(yīng)用中，當(dāng)一個MOSFET接地，而負載連接到干線電壓上時，該MOSFET就構(gòu)成了低壓側(cè)開關(guān)，當(dāng)MOSFET連接到總線及負載接地時，就要用高壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中，應(yīng)采用N溝道MOSFET，這是出于對關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]，而在高壓側(cè)采用P溝道MOSFET，這也是出于對電壓驅(qū)動的考慮。首先，MOSFET的選擇應(yīng)考慮其漏極至源極間可能承受的最大電

60、壓Vds，而該電壓值應(yīng)當(dāng)大于干線電壓，這樣才能提供足夠的保護，使MOSFET不會失效，同時Vds會隨溫度升高而上升，應(yīng)有較大余量。其次，應(yīng)考慮MOSFET的電流承受能力，在實際應(yīng)用中規(guī)格書目中的漏極電流ID會比實際最大工作電流大數(shù)倍，這是因為散耗功率及溫升的限制約束。所以初選于3-5倍左右的ID。</p><p>　　本設(shè)計高壓側(cè)選用國際整流公司生產(chǎn)的P型MOSFET管IRF9640，漏源VDSS為-200V，漏

61、極電流ID為-11A，開通關(guān)斷時間分別在60ns, 70ns左右。低壓側(cè)選用該公司生產(chǎn)的N型MOSFET管IRF540N，漏源為VDSS為100V，漏極電流ID為33A，開通關(guān)斷時間分別在50ns, 70ns左右。續(xù)流二極管的選擇主要考慮在開關(guān)管關(guān)斷時，能夠使電流快速釋放，正向壓降較低，反向擊穿電壓(耐壓值)較高，有較小的反向恢復(fù)時間，采用Motorola公司生產(chǎn)的快恢復(fù)二極管((FRD) MUR1660，其反向電壓值為600V，正向峰

62、值電流為8A，反向恢復(fù)時間約60ns。斬波周期T為1/60K，約16.7us。可見，開關(guān)時間不到占斬波周期的百分之一，對整個周期的影響較小，完全可以滿足要求。</p><p><b>　　3.3控制電路設(shè)計</b></p><p>　　單片機控制電路主要由單片機、頻率發(fā)生、顯示和鍵盤四部分構(gòu)成。主要用于實現(xiàn)人機交互和軟件環(huán)形分配的功能。</p><

63、p>　　3.3.1單片機的選擇</p><p>　　電機的數(shù)字控制是電機控制的發(fā)展趨勢,用單片機對電機進行控制是實現(xiàn)電機數(shù)控制的最常用的手段。單片機在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM 或</p><p>　　EEPROM)、時鐘、定時/計數(shù)器、多種功能的串行和并行I/O口。它具有位處理能力、價格低、開發(fā)環(huán)境完備和開發(fā)工具齊全等特點。以單片機為數(shù)字控制核心的系統(tǒng)不僅電

64、路簡單,還可以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制,靈活性和適應(yīng)性強。</p><p>　　AT89S51是一個低功耗,高性能 CMOS8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP（In-systemp rogrammable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP

65、Flash 存儲單元。AT89S51 具有如下特點:40個引腳,4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器,128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),32個外部雙向輸入/輸出(I/O)口,5 個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷,2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口,看門狗(WDT)電路,片內(nèi)時鐘振蕩器。</p><p>　　單片機由 P3.0-P3.7用于采集鍵盤輸入信號,鍵盤用外部中斷方式實現(xiàn)

66、,當(dāng)有鍵按下時 ,進行鍵處理。P2.4腳用于接收脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號。XTAL1 和 XTAL2 接單片機所需晶振。RST 接復(fù)位信號。P0.0腳作為脈沖環(huán)形分配分后的輸出端,為步進電機提供步進控制信號。P1.0-P1.7用于將顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)輸出顯示。如圖3.4</p><p>　　圖3.4 AT89C51單片機引腳結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.3.2 脈沖發(fā)生電路</

67、p><p>　　本設(shè)計采用外部脈沖發(fā)生的方法,由單片機采集后進行軟件換形分配"脈沖發(fā)生電路利用六反相施密特觸發(fā)器 74HC14構(gòu)成多諧振蕩器實現(xiàn)。</p><p>　　電路如圖 3.5所示。</p><p>　　圖3.5 施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p>　　接通電源瞬間,電容 C 上的電壓為 0V,輸出 Vo 為高電平。V

68、o 通過電阻 R 對電容 C 充電,當(dāng) Vi達到VT+時,施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),輸出為低電平,此后電容 C又開始放電,Vi 下降,當(dāng)Vi下降到VT-時,電路又發(fā)生翻轉(zhuǎn),如此周而復(fù)始而形成振蕩。其示意波形如圖 3-6所示。</p><p>　　圖 3-6 多諧振蕩器的波形示意圖</p><p>　　電阻用可變電阻,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的值可以調(diào)節(jié)輸出脈沖振蕩頻率的大小。</p>&l

69、t;p>　　3.3.3 顯示電路</p><p>　　LM016L顯示屏連接P1.0-P1.7，通過P1口控制LM016L顯示步進電機的步數(shù)和頻率。接口如圖3.7</p><p><b>　　圖3.7顯示電路</b></p><p><b>　　3.3.4鍵盤</b></p><p>　　鍵盤

70、用于輸入步進電機運行方式,正反轉(zhuǎn)等信息。如圖3.8所示, </p><p><b>　　圖3.8鍵盤電路</b></p><p>　　3.4恒電流脈寬調(diào)制電路的設(shè)計</p><p>　　恒電流脈寬調(diào)制主要由L297脈沖發(fā)生電路、開關(guān)管驅(qū)動電路、采樣濾波組成。在繞組通電期間，實現(xiàn)繞組電流的恒定。</p><p>　　3.4

71、.1 L297介紹及PWM電路設(shè)計</p><p>　　L297是意大利SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進電機專用控制器，它能產(chǎn)生4相控制信號，可用于計算機控制的兩相雙極和四相單相步進電機，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進電機。芯片內(nèi)的PWM斬波器電路可開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進電機繞組中的電機繞組中的電流。該集成電路采用了SGS公司的模擬/數(shù)字兼容的I2L技術(shù)，使用5V的電源電壓，全部信號的連接都與TFL/CMOS

72、或集電極開路的晶體管兼容。L297的芯片引腳特別緊湊，采用雙列直插20腳塑封封裝，其引腳見圖3.9，內(nèi)部方框見圖3.10。</p><p>　　圖3.9 L297芯片引腳圖 </p><p>　　L297各引腳功能說明</p><p>　　1腳(SYNG)——斬波器輸出端。如多個297同步控制，所有的SYNC端都要連在一起，共用一套振蕩元件。如果使用外部

73、時鐘源，則時鐘信號接到此引腳上。</p><p>　　2腳(GND)——接地端。</p><p>　　3腳(HOME)——集電極開路輸出端。當(dāng)L297在初始狀態(tài)(ABCD=0101)時，此端有指示。當(dāng)此引腳有效時，晶體管開路。</p><p>　　4腳(A)——A相驅(qū)動信號。</p><p>　　5腳(INH1)——控制A相和B相的驅(qū)動極。當(dāng)

74、此引腳為低電平時，A相、B相驅(qū)動控制被禁止；當(dāng)線圈級斷電時，雙極性橋用這個信號使負載電源快速衰減。若CONTROL端輸入是低電平時，用斬波器調(diào)節(jié)負載電流。</p><p>　　6腳(B)——B相驅(qū)動信號。</p><p>　　7腳(C)——C相驅(qū)動信號。</p><p>　　8腳(INH2)——控制C相和D相的驅(qū)動級。作用同INH1相同。</p>&l

75、t;p>　　9腳(D)——D相驅(qū)動信號。</p><p>　　10腳(ENABLE)——L297的使能輸入端。當(dāng)它為低電平時，INH1，INH2，A，B，C，D都為低電平。當(dāng)系統(tǒng)被復(fù)位時用來阻止電機驅(qū)動。</p><p>　　11腳(CONTROL)——斬波器功能控制端。低電平時使INH1和INH2起作用，高電平時使A，B，C，D起作用。</p><p>　　

76、12腳(Vcc)——+5V電源輸入端。</p><p>　　13腳(SENS2)——C相、D相繞組電流檢測電壓反饋輸入端。</p><p>　　14腳(SENS1)——A相、B相繞組電流檢測電壓反饋輸入端。</p><p>　　15腳(Vref )——斬波器基準(zhǔn)電壓輸入端。加到此引腳的電壓決定繞組電流的峰值。</p><p>　　16腳(OS

77、C)——斬波器頻率輸入端。一個RC網(wǎng)絡(luò)接至此引角以決定斬波器頻率，在多個L297同步工作時其中一個接到RC網(wǎng)絡(luò)，其余的此引角接地，各個器件的腳 I (SYNC)應(yīng)連接到一起這樣可雜波的引入問題如圖5所示。</p><p>　　17腳(CW/CCW)—方向控制端。步進電機實際旋轉(zhuǎn)方向由繞組的連接方法決定。當(dāng)改變此引腳 的電平狀態(tài)時，步進電機反向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　18腳(CLOCK)

78、——步進時鐘輸入端。該引腳輸入負脈沖時步進電機向前步進一個增量，該步進是在信號 的上升沿產(chǎn)生。</p><p>　　19腳(HALF/FULL)——半步、全步方式 選擇端。此引腳輸入高電平時為半步方式(四相八拍)，低電平時為全步方式。如選擇全步方式時變換器在奇數(shù)狀態(tài)，會得到單相工作方式(單四拍)。</p><p>　　20腳(RESET)——復(fù)位輸入端。此引腳輸入負脈沖時，變換器恢復(fù)初始狀

79、態(tài) (ABCD=0101)。</p><p>　　圖3.10 L297內(nèi)部方框電路圖</p><p>　　圖3.11 L297變換器換出的八步雷格碼（順時針旋轉(zhuǎn)） 圖3.12 斬波器線路</p><p>　　在圖3.10所示的L297的內(nèi)部方框圖中。變換器是一個重要組成部分。變換器由一個三倍計算器加某些組合邏輯電路組成，產(chǎn)生一個基本的八格

80、雷碼(順序如圖3所示)。由變換器產(chǎn)生4個輸出信號送給后面的輸出邏輯部分，輸出邏輯提供禁止和斬波器功能所需的相序。為了獲得電動機良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號是通過2個PWM斬波器控制電動波器包含有一個比較器、一個觸發(fā)器和一個外部檢測電阻，如圖3.12所示，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。每個斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負載電流提高時檢測電阻上的電壓相對提高，當(dāng)電壓達到Uref時(Uref是根據(jù)峰值負載電流而定的)，將觸發(fā)器

81、重置，切斷輸出，直至第二個振蕩脈沖到來、此線路的輸出(即觸發(fā)器Q輸出)是一恒定速率的PWM信號，L297的CONTROL端的輸入決定斬波器對相位線A，B，C，D或抑制線INH1和INH2起作用。CONTROL為高電平時，對A，B，C，D有抑制作用；為低電平時，則對抑制線INH1和INH2有抑制作用，從而可對電動機和轉(zhuǎn)矩進行控制</p><p>　　L297驅(qū)動相序的產(chǎn)生</p><p>　

82、　L297能產(chǎn)生單四拍、雙四拍和四相八拍工作所需的適當(dāng)相序。3種方式的驅(qū)動相序都可以很容易地根據(jù)變換器輸出的格雷碼的順序產(chǎn)生，格雷碼的順序直接與四八拍(半步方式)相符合 ，只要在腳19輸入一高電平即可得到。其波形圖如圖3.13所示。</p><p>　　圖3.13 四相八拍模式波形圖</p><p>　　通過交替跳過在八步順序中的狀態(tài)就可以得到全步工作方式，此時需在腳19接一低電平，前

83、已述及根據(jù)變換器的狀態(tài)可得到四拍或雙四拍2種工作模式，如圖3.14，圖3.15所示</p><p>　　圖3.14 單四拍模式波形圖 </p><p>　　圖3.15 雙四拍模式波形圖</p><p>　　第四章 實驗仿真</p><p>　　三相步進電機驅(qū)動電源圖</p><p><b>　　結(jié)論

84、</b></p><p>　　本文對三相步進電動機驅(qū)動電源的研究與設(shè)計做了詳細的闡述。對驅(qū)動電源進行了仿真研究，同時，制作了三相步進電機驅(qū)動電源并對驅(qū)動電路部分進行了調(diào)試，給出了實驗結(jié)果。通過本課題的研究，主要取得了以下成果:</p><p>　　1.利用proteus搭建了驅(qū)動電源的模型，對固定頻率的PWM恒流控制方法的運用，給出了仿真結(jié)果。結(jié)果表明，此系統(tǒng)可以對繞組電流進行

85、有效的恒定控制。</p><p>　　2.使用專用的脈沖寬度調(diào)制芯片L297N對PWM調(diào)制電路進行了設(shè)計，并使用</p><p>　　MOSFET柵極驅(qū)動實現(xiàn)斬波驅(qū)動電路，提高了系統(tǒng)的可靠性，使設(shè)計簡化。</p><p>　　3.利用單片機控制方法實現(xiàn)了控制脈沖的軟件環(huán)分功能，使控制更加靈活簡單。實驗結(jié)果表明，此三相步進電機驅(qū)動電源大大改善了步進電機高頻運行性能。&

86、lt;/p><p>　　由于能力和經(jīng)驗不足，技術(shù)水平有限和其他因素的影響，本課題的設(shè)計還需在以下方面得以改進和進一步研究:</p><p>　　1.可以在恒流控制的基礎(chǔ)上應(yīng)用步進電機的細分控制方法，這樣可以更好的改善步進電動機的運行性能，而好的恒流電路可以更好的進行磁場方向和大小的控制。</p><p>　　2.可以針對步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的不同特性，設(shè)置不同情況下給定電壓

87、的大小，</p><p>　　以滿足負載轉(zhuǎn)矩變化的需要。利用軟件編程可以方便的實現(xiàn)電機升降速控制，以改善其運行特性。</p><p>　　3.可以進一步對驅(qū)動電源進行速度閉環(huán)控制的研究。如果對驅(qū)動系統(tǒng)進行速度閉環(huán)控制，可以實現(xiàn)步進電機的位置伺服控制，擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。因此，研究步進電機的速度閉環(huán)控制和新型的控制策略是今后研究的一個重要課題。</p><p>　　在整個

88、設(shè)計過程中，自主性得到極大的提高，在搜集相關(guān)資料過程中，學(xué)生應(yīng)該有目的的、有機的去選擇相關(guān)知識，在比較短的時間里系統(tǒng)地掌握了單片機技術(shù)、步進電機、電子技術(shù)等相關(guān)知識，并極大的提高了系統(tǒng)的開發(fā)能力。</p><p>　　同時，我也深知自己所做的設(shè)計研究有著很多不足，由于軟件和硬件的各方面原因，仿真和調(diào)試都存在在一些誤差；由于時間的原因，硬件做的不夠全面，一些步進電機相關(guān)功能無法達到。但是可以肯定的是，隨著技術(shù)的不斷

89、發(fā)展，步進電機的控制應(yīng)用前景將越來越廣闊，而其控制系統(tǒng)也將向著智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本論文的研究和探討還遠遠不夠，我們要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，不斷吸取新的技術(shù)和方法，并將它們應(yīng)用到本課題的研究上來，進一步深化我們的研究深度，爭取有更多的收獲。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本科學(xué)習(xí)和生活即將結(jié)束，值此論文完成之際，謹(jǐn)向給予我?guī)椭椭С值睦?/p>

90、師、同學(xué)和親人表示由衷的感謝。</p><p>　　首先向我的導(dǎo)師李山教授致以最誠摯的謝意!在近半年的學(xué)習(xí)期間，李老師在課題上給了我細心的指導(dǎo)。教育貴于熏習(xí)，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，高尚的品德，都將使我終生受益。無論是在論文的選題、課題的研究，還是在論文的撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師的耐心的指導(dǎo)和幫助。導(dǎo)師淵博的知識、獨特的見解和敏銳的洞察力，都讓我受益匪淺。再次感謝李老師為我所作的一切!</p&

91、gt;<p>　　本文能夠及時完成還得到了眾多老師和同學(xué)的幫助。李山老師和劉曉東老師，他們在課題前期的工作中給與了我很大的幫助。電氣自動化的王茄聰同學(xué)與蔣波同學(xué)在課題的硬件電路方面，給予了我很多意見和幫助。同時，我還要感謝同一實驗室的其他同學(xué)們，他們在生活和學(xué)習(xí)上同樣給予了我很多幫助。在此，我向他們表示由衷的感謝!</p><p>　　最后，我要感謝我的父母和親人。正是由于他們無私奉獻和一貫的支持與

92、鼓勵，才使我有信心和毅力完成全部的學(xué)業(yè)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、劉寶延等，步進電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997。</p><p>　　2、王鴻鈺，步進電機控制技術(shù)入門，同濟大學(xué)出版社，1990。</p><p>　　3、何立民，MCS-51 系列單片機

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100、<p>　　19、劉衛(wèi)國，宋受俊.三相反應(yīng)式步進電動機建模及常用控制方法</p><p>　　20、史敬灼，王宗培.步進電動機驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展.微特電機.2007 (7)</p><p>　　21、李鷹，葉文.步進電機杭干擾同頻恒流斬波驅(qū)動電源.微特電機.1998</p><p>　　22、王玉琳.步進電動機可變細分驅(qū)動器[1l.微特電機.2005

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102、26、孟武勝，李亮.基于AT89C52單片機的步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計[[1].微電機.2007</p><p>　　27、劉勝利.現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實用技術(shù)[Ml.北京:電子工業(yè)出版社，2001</p><p>　　28、李序葆，趙永健.電力電子器件及其應(yīng)用[Ml.北京:機械工業(yè)出版社，1996</p><p>　　29、 High and low side drive

103、r IR2110 Data Sheet[Z]. 2005,No. PD60147</p><p>　　30、黃繼昌，全慶居等.電源專用集成電路及其應(yīng)用[Ml.北京人民郵電出版社.2006, 4</p><p>　　31、 Switchmode power rectifiers MUR1660 [Z].www.ic37.com.2002</p><p>　　32、 P

104、ower MOSFET IRF540N User Manual [Z].www.irf.com.2003,NO.PD91341B</p><p>　　33、 Power MOSFET IRF9640 User Manual [Z].www.irf.com.2003,NO.PD9.422B</p><p>　　34、邊春元.C51單片機典型模塊設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008