資源描述：
《基于fpga的電機(jī)控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、68a00928e0dce51dee4e6c971ca9280b.doc基于FPGA的電機(jī)的控制指導(dǎo)老師:王彥作者:刮國文劉智聰王明海(第15組)摘要：目前，電機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，由此凸現(xiàn)了電機(jī)控制的重要性。本文簡單介紹了步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的原理和特點(diǎn)，并根據(jù)兩種電機(jī)的不同特性設(shè)計(jì)了基于FPGA的不同的控制電路：以PWM變頻來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；以調(diào)節(jié)脈沖的占空比大小改變輸出電壓的大小來控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。關(guān)鍵字：步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)電機(jī)控制PWM占空比DesignoftheMotor-ControlBasedonFPGAAbstract:Atpres
2、ent,themotorisplayingamoreandmoreimportantpartintheapplicationofauto-controlsystem;Itimpelsuscontinuouslytostudyhowtomasterthemotortechniques.Thispapersimplyintroducedtheprinciplesandthecharactersofcurrent-motorandstep-motor;Onthebasisofthose,wedesignedthedrivingcircuitforboththecur
3、rent-motorandthestep-motorbasedonFPGA:changingthefrequencywithPWM(脈寬調(diào)制電路)tocontrolthespeedofstep-motor,changingthevolumeofoutput-voltagewithadjustingthedutycycle(占空比)ofimpulsestocontrolthespeedofcurrent-motor.Keyword:Step-motorServo-motorMotor-controlPWMDutycycle-28-68a00928e0dce51d
4、ee4e6c971ca9280b.doc目錄第一章總體設(shè)計(jì)……………………………………….…….3第二章單元電路設(shè)計(jì)…………………………….………….61.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)………………...…………...……62.伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)………..…………………………6第三章軟件設(shè)計(jì)……………………………………………..7第四章系統(tǒng)測試……………………………………………..9第五章結(jié)論及參考文獻(xiàn)………………………………….….9第六章附錄………………………………………………….10-28-68a00928e0dce51dee4e6c971ca9280b.doc
5、一.總體設(shè)計(jì)1．電機(jī)簡介1.1.1.步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。不過步進(jìn)電機(jī)在控制的精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)的閉環(huán)控制的直流伺服電動(dòng)機(jī)，在精度不是需要特別高的場合就可以使用步進(jìn)電機(jī).1.1.2.伺服電機(jī)可以把輸入的電壓信號變換成為軸上的角位移和角速度輸
6、出，在控制系統(tǒng)中，伺服系統(tǒng)是一種十分廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)，伺服電機(jī)在系統(tǒng)中是用作執(zhí)行元件，定子中的勵(lì)磁磁通和轉(zhuǎn)子中的電流相互作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，恰當(dāng)?shù)乜刂妻D(zhuǎn)子中電樞的電流的方向和大小，就可以控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，電樞電流為零時(shí)伺服電機(jī)則停止不動(dòng)，不像步進(jìn)電機(jī)需要用時(shí)序脈沖去驅(qū)動(dòng)，還可以通過反饋形成閉環(huán)控制，達(dá)到較高的精度。實(shí)現(xiàn)更簡單。2．電機(jī)控制1.2.1.步進(jìn)電機(jī)的控制:步進(jìn)電機(jī)能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，不需要A/D轉(zhuǎn)換，所以被認(rèn)為是理想的數(shù)控執(zhí)行元件。1.2.1.1.步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高起動(dòng)頻率（空載起動(dòng)頻率）
7、一般為0.1KHz到3-4KHz，而最高運(yùn)行頻率則可以達(dá)到?KHz。以超過最高起動(dòng)頻率的頻率直接起動(dòng)，將出現(xiàn)"失步"現(xiàn)象，甚至無法起動(dòng)。因此驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先計(jì)算出電機(jī)不失步起動(dòng)的最大頻率，但其計(jì)算過程涉及參量復(fù)雜，鑒于我們不是機(jī)械專業(yè)學(xué)生，對其具體理論了解有限，故不能精確計(jì)算出空載起動(dòng)頻率，實(shí)際應(yīng)用對起動(dòng)段的處理是采用按直線擬合的方法，即"階梯升速法"?？砂磧煞N情圖1階梯升速起動(dòng)況處理，①已知突跳頻率則按突跳頻率分段起動(dòng)，分段數(shù)n=f/fq。②未知突跳頻率，則按段擬合至給定的起動(dòng)頻率，每段頻率的遞增量（后稱階梯頻率）△f=f/8,即采用8段擬合。在運(yùn)行控
8、制過程中，將起始的速度（頻率）分為n分
