1.1问题的提出
1.1.1前言
步进电机是机电一体化产品中的关键组件之一，具有精度高、惯性小、工作可靠、能实现高精度快速开环和闭环控制，是一种性能良好的数字化执行元件。随着数字技术和计算机的迅速发展，步进电机广泛应用于伺服控制，在经济型数控系统中步进电机应用广泛，使用步进电机在开环控制数控系统在高速运行前必须有一个逐步升速的过程，否则步进电机将会失步:临到终点前必须有一个减速过程，否则会造成过冲，定位不准。然而，在实际应用过程中，它的运行性能受电机本身结构参数、驱动电路、所带负载以及控制脉冲等影响，特别是控制脉冲的质量影响步进电机的效率、精度及误差，若在升速过程中，脉冲频率(即步进电机的换相频率)的变化不合理，轻则使步进电机失步且升速时间延长，重则输出力矩达不到设计指标，并且远远达不到电机设计的高频性能，特别是在一些要求快速响应的场合要求步进电机在最短的时间内作出最快的反应这就要求步进电机能够快速启停，在短时间内速度达到最大;而后又要使步进电机的速度在短时间内降为零;同时又要满足不失步而能够精确定位。因此有必要对脉冲频率进行合理性研究与论证，找出最佳脉冲输出方案，使步进电机在应用过程中能够达到快速定位，运行步数准确。对于那些以低廉的开发成本、快速的开发过程、简单的系统维护为主要设计目的，而对系统的人机界面和运算速度要求不高的工程项目，独立式运动控制系统是最理想的选择之一。
另外一些应用范围包括那些需要自主运动控制子系统的分布式系统。通过把独立式控制器集成干一个分布式应用系统中可以简化点到点之间的配线，避免在每一个控制点都需要一台单独的主机。在有些场合如艰苦环境下的野外作业，模块化设计等，都需要一个有牢固机箱的控制器，独立式运动控制器也是理想的选择。
......

步进电机驱动器加减速控制的研究
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
第二章 步进电机的概述
第三章关于FPGA及MAX+PLUSH 的 简单介绍
第四章 直线升降速控制算法的研究
第五章指数升降速的算法
第六章 总结
答谢
参考文献
附录
英文资料
Stepper Motor System Basics
译文
基本步进电机系统

 

[1] 刘宝廷，程树康 等.步进电机及其驱动控制系统.M.哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，1997年
[2] FPGA设计及应用. M . 西安电子科技大学出版社
[3] 张团善，陈朝奎. 基于FPGA的步进电机平滑运行设计 J
[4] 陈爱国，黄文玲，杨红红. 步进电机升降速曲线的研究 J
[5] 秦兴，周川东，王文. 基于FPGA的步进电机控制器的设计 J 组合机床与自动化加工技术 TP273
[6] 康健，陶涛，梅雪松，吴序堂. 基于数字信号处理器的指数加减速算法.J. 仿真系统仿真学报，2003年5月
[7] 陈书法，周建来，唐学飞. 数控机床加减速控制算法及加工误差分析.J. 机械制造44卷，第472期
[8 唐中燕.进电机自动升降速闭环控制的单片机实现.J. 电机电器技术，2002年第2期

 

步进电机作为一种数字伺服执行元件，具有结构简单，运行可靠，控制方便，控制性能好等优点，因此在数控机床，机器人，自动化仪表等领域有着日益广泛的应用。对于那些以低廉的开发成本，快速的开发过程，简单的系统维护为主要设计目的，而对系统的运算速度要求不高的工程项目，独立式运动控制系统是最理想的选择。
为了使步进电机在转速和负载变化的情况下不失步或过冲地运行，并保持最快响应速度，就需要对其进行动态的升降速控制。本论文对两种常见的步进电机的自动升降速方法进行了介绍：主要是对直线升降速进行了详细的介绍，并应用与基于FPGA的步进电机的平滑运行设计，同时用MAX+PLUSII进行仿真，得到很好的验证。
在此基础上，论文中还对另一种控制方法进行了理论性的分析，即：指数升降速控制。这里只是通过建立数学模型来推导数学公式以供参考。
关键词：步进电机 FPGA 直线升降速 指数升降速