基于FPGA步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)器人中的應(yīng)用.pdf

1、步進(jìn)電機(jī)是自動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)不夠平穩(wěn)，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不良影響，因此改善步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行非常重要。
　　 在實(shí)際應(yīng)用中，尤其在要求快速響應(yīng)的控制系統(tǒng)中，如何保證步進(jìn)電機(jī)在頻繁啟停、頻率發(fā)生突變的高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不發(fā)生堵轉(zhuǎn)和失步是一個(gè)關(guān)鍵問題。步進(jìn)電機(jī)的速度控制曲線的選擇，不但影響電機(jī)運(yùn)行的升降速度，還影響整個(gè)系統(tǒng)的平穩(wěn)性、運(yùn)行噪聲和定位精度。因此，選擇合理的升降

2、速曲線對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行非常重要。
　　 FPGA(Field Programmable Gate Array)是基于查找表的結(jié)構(gòu)模塊，它的特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)寄存器用量大的設(shè)計(jì)。結(jié)合步進(jìn)電機(jī)的控制原理，本課題研究了一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)的新型控制方法。
　　 論文采用符合電機(jī)矩頻特性的理想速度曲線來控制步進(jìn)電機(jī)的升降速運(yùn)動(dòng)，曲線方程是由步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性分析得出的，能充分利

3、用步進(jìn)電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)性能較好，升降速時(shí)間短，有效避免了電機(jī)失步和丟步。在FPGA環(huán)境中建立了脈沖發(fā)生器模型，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明設(shè)計(jì)基本符合期望。
　　 結(jié)合細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行精度更高。建立了基于FPGA的四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，并對(duì)電路進(jìn)行了功能驗(yàn)證，由仿真結(jié)果可看出設(shè)計(jì)的合理性。
　　 采用基于FPGA的設(shè)計(jì)，當(dāng)系統(tǒng)的部分功能需要改變時(shí)，只需修改相關(guān)的程序，簡單易行?？朔藗鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)中采