本文關(guān)鍵詞：高動(dòng)態(tài)特性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：步進(jìn)電機(jī)由于運(yùn)行精度較高,控制方式在早期比較簡單且工作可靠,所以在工業(yè)以及日常生活中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。但是在傳統(tǒng)的控制方式驅(qū)動(dòng)下,步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行中存在失步過沖和低頻振蕩兩個(gè)主要問題,已經(jīng)難以達(dá)到各類應(yīng)用場合對(duì)動(dòng)態(tài)性能和精度的要求。為解決此問題,國內(nèi)外從優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)、改善驅(qū)動(dòng)方法、提升控制芯片性能等方面進(jìn)行了較多的研究,但仍然受加工工藝、器件耐壓和運(yùn)算能力等限制。本文通過研究反電動(dòng)勢對(duì)動(dòng)態(tài)特性提升的影響,提出了混合續(xù)流導(dǎo)通算法,有效解決了步進(jìn)電機(jī)在快速啟停過程中的失步、過沖和低頻振蕩,實(shí)現(xiàn)了具有高動(dòng)態(tài)特性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文首先通過深入分析步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行基于Simulink的仿真,分析了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行中存在問題的產(chǎn)生原因,指出了反電動(dòng)勢對(duì)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性提升的影響。然后從H橋續(xù)流導(dǎo)通方式對(duì)反電動(dòng)勢影響的角度出發(fā),分析對(duì)比現(xiàn)有的續(xù)流導(dǎo)通方式的優(yōu)缺點(diǎn),提出了可以充分釋放反電動(dòng)勢、有效跟隨給定電流變化的混合續(xù)流導(dǎo)通算法。為了驗(yàn)證該算法的有效性,進(jìn)行了基于DSP的AD式全數(shù)字步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真、硬件和軟件設(shè)計(jì),在該硬件和軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了基于混合續(xù)流導(dǎo)通算法的細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制方式,并通過與各種續(xù)流導(dǎo)通算法在細(xì)分電流跟隨和動(dòng)態(tài)控制效果上進(jìn)行對(duì)比測試和分析,驗(yàn)證提出的算法的有效性和整個(gè)系統(tǒng)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于混合續(xù)流導(dǎo)通算法設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)快速四象限運(yùn)行而不產(chǎn)生失步和過沖,并且電流跟隨效果良好,有效消除低頻振蕩,具有較高的動(dòng)態(tài)特性,符合設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：步進(jìn)電機(jī) 高動(dòng)態(tài)特性 反電動(dòng)勢 混合續(xù)流導(dǎo)通算法 細(xì)分驅(qū)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM383.6;TP273
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展11-12
• 1.1.1 發(fā)展歷史11
• 1.1.2 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)分類11-12
• 1.2 本課題的研究背景和國內(nèi)外現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行中存在的問題12-13
• 1.2.2 步進(jìn)電機(jī)高動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)13
• 1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 本課題的意義和設(shè)計(jì)目標(biāo)17-19
• 1.4 本課題的技術(shù)路線和主要內(nèi)容19-21
• 第二章 混合式步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與分析21-35
• 2.1 混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理21-24
• 2.2 混合式步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.3 混合式步進(jìn)電機(jī)的模型仿真25-32
• 2.3.1 步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)檢測25-28
• 2.3.2 步進(jìn)電機(jī)基于Simulink的模型搭建28-30
• 2.3.3 步進(jìn)電機(jī)的模型驗(yàn)證30-32
• 2.4 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行問題的產(chǎn)生原因32-33
• 2.4.1 動(dòng)態(tài)特性較差的原因32-33
• 2.4.2 低頻振蕩的原因33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第三章 混合續(xù)流導(dǎo)通算法35-45
• 3.1 解決步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行問題的方法35-37
• 3.1.1 改善動(dòng)態(tài)特性的方法35-36
• 3.1.2 解決低頻振蕩的方法36-37
• 3.2 細(xì)分驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)37-38
• 3.3 H橋的續(xù)流38-41
• 3.3.1 傳統(tǒng)續(xù)流導(dǎo)通方式39
• 3.3.2 互補(bǔ)續(xù)流導(dǎo)通方式39-40
• 3.3.3 快衰減續(xù)流導(dǎo)通方式40-41
• 3.4 混合續(xù)流導(dǎo)通算法41-43
• 3.4.1 混合續(xù)流導(dǎo)通算法的設(shè)計(jì)41-42
• 3.4.2 混合續(xù)流導(dǎo)通算法對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響分析42
• 3.4.3 各種續(xù)流導(dǎo)通方式的對(duì)比42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 基于DSP的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)45-55
• 4.1 整體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)45-47
• 4.1.1 系統(tǒng)方案對(duì)比選擇45-47
• 4.1.2 控制方案整體硬件設(shè)計(jì)47
• 4.2 DSP控制平臺(tái)47-48
• 4.3 驅(qū)動(dòng)電路48-53
• 4.3.1 功率器件選型48-49
• 4.3.2 功率元件驅(qū)動(dòng)電路49
• 4.3.3 電流采樣方案49-52
• 4.3.4 電流信號(hào)調(diào)理52-53
• 4.4 過流保護(hù)電路53-54
• 4.5 電路PCB54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第五章 基于DSP的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)55-67
• 5.1 軟件開發(fā)環(huán)境55-56
• 5.2 軟件整體設(shè)計(jì)56-58
• 5.2.1 整體框架設(shè)計(jì)56-57
• 5.2.2 整體流程設(shè)計(jì)57-58
• 5.3 子模塊程序設(shè)計(jì)58-64
• 5.3.1 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)58-59
• 5.3.2 細(xì)分換相控制59
• 5.3.3 Q格式數(shù)據(jù)處理59-60
• 5.3.4 PID程序設(shè)計(jì)60-61
• 5.3.5 PWM程序設(shè)計(jì)與死區(qū)補(bǔ)償61-62
• 5.3.6 混合續(xù)流導(dǎo)通程序設(shè)計(jì)62-63
• 5.3.7 加減速曲線設(shè)計(jì)63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-67
• 第六章 控制系統(tǒng)測試驗(yàn)證67-77
• 6.1 控制系統(tǒng)整體測試方案設(shè)計(jì)67
• 6.2 步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線的測量67-68
• 6.3 控制系統(tǒng)仿真測試68-71
• 6.3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)68-70
• 6.3.2 仿真結(jié)果分析70-71
• 6.4 控制系統(tǒng)實(shí)際測試71-75
• 6.4.1 控制系統(tǒng)實(shí)物71-72
• 6.4.2 波形測試72-73
• 6.4.3 加減速性能測試73-75
• 6.5 測試結(jié)果總結(jié)75
• 6.6 本章小結(jié)75-77
• 第七章 總結(jié)和展望77-79
• 7.1 總結(jié)77
• 7.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 碩士期間發(fā)表文章82

【參考文獻(xiàn)】

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9 張翌

本文編號(hào)：409793