基于fpga的步進(jìn)電機(jī)的pwm控制--細(xì)分驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

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1、山東大學(xué)威海分校 課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：_基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)的PWM控制____________——細(xì)分驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)_姓名___秦正運(yùn)______學(xué)號(hào)20059002029院系__信息工程學(xué)院_專業(yè)_電子信息科學(xué)與技術(shù)年級(jí)___05____________2009年5月3日目錄目錄2摘要3關(guān)鍵詞3Abstract3Keywords3一、引言4二、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本原理4三、QuartusII概述5四、課題設(shè)計(jì)6（一）總體設(shè)計(jì)6（二）細(xì)分電流的實(shí)現(xiàn)6（三）細(xì)分驅(qū)動(dòng)性能的改善6（四）程序設(shè)計(jì)7六、仿真與測(cè)試結(jié)果分析10七、結(jié)論12參考文獻(xiàn)13注釋14附錄15謝辭21摘要在對(duì)步進(jìn)電機(jī)

2、細(xì)分驅(qū)動(dòng)原理進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA控制的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。利用FPGA中的嵌入式EAB構(gòu)成LPM-ROM，存放步進(jìn)電機(jī)各相細(xì)分電流所需的PWM控制波形數(shù)據(jù)表，并通過(guò)FPGA設(shè)計(jì)的數(shù)字比較器，同時(shí)產(chǎn)生多路PWM電流波形，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角進(jìn)行均勻細(xì)分控制。實(shí)驗(yàn)證明，所研制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不僅體積小，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少了延遲，改善了低頻特性，有良好的適應(yīng)性和自保護(hù)能力，提高了驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定性和可靠性。關(guān)鍵詞步進(jìn)電機(jī)；細(xì)分驅(qū)動(dòng)；脈寬調(diào)制；FPGAAbstractInthispaper,adivideddrivingcircuitforsteppingmotorcont

3、rolledbyFPGAisputforward,basedontheanalysisoftheprincipleofsteppingmotordivideddriving.UsingembeddedEABinFPGAtocomposeLPM-ROM,storePWMcontrolwaveformdatawhichsteppingmotoreachphasesubdivideddrivingcurrentisneeded．ThemagnitudecomparatordesignedwithFPGAgeneratesseveralPWMcurrentwaveformsynchronous

4、ly,torealizethestepanglesevendivisioncontrolforthree–phasesteppingmotor.Experimmentshaveprovedthatthedevelopedsubdivisiondriverisnotonlysmaller,samplerinsystem,canshortenthedelaytime,improvethestabilityinlowfrequency,buthasgoodself-adaptationandself-protectionability,anditsstabilityandrelibility

5、arehigher.Keywordssteppingmotor;divideddriving；PWM;FPGA一、引言步進(jìn)電機(jī)是把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的執(zhí)行元件，是一種輸出與輸入數(shù)字脈沖相對(duì)應(yīng)的增量驅(qū)動(dòng)元件。具有定位精度高、慣性小、無(wú)積累誤差、啟動(dòng)性能好、易于控制、價(jià)格低廉及與計(jì)算機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中。但由于脈沖的不連續(xù)性又使步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行存在許多的不足之處，如低頻震蕩，噪聲大，分辨率不高及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性差等，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用范圍。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制有效的解決了這一問(wèn)題，步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，提高電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，增加控制的靈活性

6、等。但是傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)大多數(shù)采用的是用單片機(jī)作為控制芯片，外加分立的數(shù)字邏輯電路和模擬電路構(gòu)成。受單片機(jī)工作頻率的限制，細(xì)分?jǐn)?shù)不是很高，因此控制器的精度較低，控制性能不是很理想。近年來(lái)隨著可編程邏輯器件的飛速發(fā)展，似的可編程邏輯器件功能越來(lái)越強(qiáng)大從而促使高集成化高精度的驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)。本系統(tǒng)是以FPGA為核心的控制器件，將驅(qū)動(dòng)邏輯功能模塊和控制器成功地集成在FPGA上。利用FPGA中的嵌入式EAB可以構(gòu)成存放電機(jī)各相電流所需的控制波形表，再利用數(shù)字比較器同步產(chǎn)生多路FPGA電流波形，對(duì)多相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。若改變控制波形表的數(shù)據(jù)、增加計(jì)數(shù)器和比較器的位數(shù)，提高計(jì)數(shù)精度，就可以提高PW

7、M波形的細(xì)分精度，進(jìn)而對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)轉(zhuǎn)角進(jìn)行任意級(jí)細(xì)分，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角的精確控制。二、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本原理步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)是靠給步進(jìn)電機(jī)的各相勵(lì)磁繞組輪流通以電流，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)合成方向的變化來(lái)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的。設(shè)矢量Ta、Tb、Tc、Td為步進(jìn)電機(jī)A、B、C、D四項(xiàng)勵(lì)磁繞組分別通電時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)矢量；Tab、Tbc、Tcd、Tda為步進(jìn)電機(jī)中AB,BC,CD,DA兩相同時(shí)通電產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)矢量。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的A、B、C、D四相輪流通電時(shí)，步