本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制電路設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 步進(jìn)電機(jī) 細(xì)分驅(qū)動(dòng) FPGA

【摘要】：步進(jìn)電機(jī)其實(shí)就是一種角度跟蹤元件。步進(jìn)電機(jī)有它本身固有的特點(diǎn),成本低,結(jié)構(gòu)簡單,又可靠,同時(shí)它又是開環(huán)系統(tǒng),正是這些優(yōu)點(diǎn),它的應(yīng)用非常廣�？墒遣竭M(jìn)電機(jī),它本身又存在著很多的缺點(diǎn),比如:分辨率很低、在低頻時(shí)發(fā)生振蕩,在高頻時(shí)又存在失步等,所以在一些系統(tǒng)要求精度高、穩(wěn)定性要求也高的應(yīng)用中,限制了其使用范圍。在當(dāng)前,步進(jìn)電機(jī)控制的主要領(lǐng)域,是傳統(tǒng)控制方法通過采用處理器實(shí)現(xiàn)的,如DSP或單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。51單片機(jī)對(duì)于較簡單的控制算法比較適用。對(duì)于電路復(fù)雜,難度大的控制算法,以及非常不安全的作業(yè)場所,如在高速控制的場合,單片機(jī)就明顯不適合。如果多個(gè)步進(jìn)電機(jī)的控制是由單片機(jī)控制的,那么則必需多個(gè)單片機(jī),即采用多個(gè)處理器的方式,而各處理器的分散使得多個(gè)電機(jī)的同步比較困難。同時(shí)使用了多個(gè)單片機(jī),使體積增大,系統(tǒng)的集成度、可靠性降低。發(fā)生故障的幾率將大大增強(qiáng),并給排查故障和維護(hù)故障帶來很大的不便,同時(shí)多處理器控制方式,在一些高精度設(shè)備中,將無法滿足實(shí)時(shí)性的要求。本文介紹了基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制電路的設(shè)計(jì),介紹了四象步進(jìn)電機(jī)的工作原理、EDA的相關(guān)技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù),最后用HDL語言設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路。以正弦波作為細(xì)分參考電流波形的混合步進(jìn)電機(jī)細(xì)分電路,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種SPWM細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù),這種驅(qū)動(dòng)方式可以更有效控制電機(jī)繞組電流波形,大大實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的均勻步距角細(xì)分,并提高它的分辨率。最后對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真,利用FPGA的開發(fā)板進(jìn)行測試,細(xì)分之后步進(jìn)電機(jī)能精確平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。與此同時(shí)采用FPGA設(shè)計(jì),從而簡化了外圍硬件電路,還縮短了步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)周期,不要外接D/A轉(zhuǎn)換器,提高了抗干擾性能,因此應(yīng)用價(jià)值是很高的。
【關(guān)鍵詞】：步進(jìn)電機(jī) 細(xì)分驅(qū)動(dòng) FPGA
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM383.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-11
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 課題研究意義9-10
• 1.3 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)在國內(nèi)外研究的基本現(xiàn)狀10-11
• 1.4 論文主要工作11
• 2 步進(jìn)電機(jī)以及細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)11-18
• 2.0 步進(jìn)電機(jī)的概述11-12
• 2.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理12
• 2.2 步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式12-14
• 2.2.1 一相勵(lì)磁12-13
• 2.2.2 二相勵(lì)磁13
• 2.2.3 一-二相勵(lì)磁13-14
• 2.3 細(xì)分驅(qū)動(dòng)原理14
• 2.4 細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展14-15
• 2.5 電流矢量恒幅等角度旋轉(zhuǎn)法15-16
• 2.6 步進(jìn)電機(jī)PWM細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)16-18
• 3 EDA技術(shù)簡介18-25
• 3.1 EDA技術(shù)18
• 3.2 FPGA18-19
• 3.3 QuartusⅡ開發(fā)軟件19-20
• 3.4 硬件描述語言（HDL）20-22
• 3.4.1 Verilog HDL21
• 3.4.2 VHDL21-22
• 3.5 面向FPGA的開發(fā)流程22-24
• 3.5.1 EDA技術(shù)的優(yōu)勢22
• 3.5.2 面向FPGA的EDA開發(fā)流程22-24
• 3.6 SignalTap Ⅱ介紹24-25
• 4 基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)SPWM細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)25-43
• 4.1 細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路25-27
• 4.2 細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各模塊基于FPGA的設(shè)計(jì)27-33
• 4.2.1 地址發(fā)生器模塊27-29
• 4.2.2 PWM計(jì)數(shù)器模塊29
• 4.2.3 ROM模塊設(shè)計(jì)29-30
• 4.2.4 比較模塊設(shè)計(jì)30-31
• 4.2.5 頂層模塊設(shè)計(jì)31-32
• 4.2.6 仿真測試32-33
• 4.3 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-39
• 4.3.1 驅(qū)動(dòng)器電路總體結(jié)構(gòu)33-35
• 4.3.2 電路各部分器件介紹35-39
• 4.4 用嵌入式邏輯分析儀對(duì)硬件測試39-43
• 結(jié)論43-44
• 致謝44-45
• 參考文獻(xiàn)45-46

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