基于DSP的三相混合式步进电机细分驱动器的研究与实现

摘要

步进电机及其驱动系统具有成本低、控制系统简单、升级更新方便的优势,所以在数控、冶金等工业现场使用越来越普及。但是与伺服系统相比,缺点也很明显,步进电机存在低频振荡、抗干扰能力差的问题,负载波动过大时,可能出现丢步甚至堵转的危险。所以研究一种可以改善步进电机运行性能的控制方式具有重要的运用价值和现实意义。
　　当前,步进电机的驱动方法有许多种,本文在研究和比较各种驱动方法的基础上,确立了采用脉冲细分技术作为本课题研制的步进电机驱动方法。步进电机是通过上位机或者数控系统给驱动器发送电脉冲控制的,上位机每发一个脉冲,步进电机转过一个步距角,采用细分技术,步进电机转过相同的角度,驱动器需要的脉冲等于细分数。因此,步进电机在相同速度下的脉冲频率也随之升高,可以抑制低频振荡。
　　论文完成了硬件电路和软件程序的设计,硬件电路主要包括控制部分和功率部分,软件主要包括系统主程序和中断服务子程序。最后,在Matlab/Simulink下搭建了系统仿真模型,对系统控制方案进行了仿真,在不同细分条件和转速下获得了绕组相电流的波形,验证了系统控制方案的可行性。实验结果表明,采用细分驱动技术后,电机运行效果明显比没有采用细分技术效果好,电机噪声小,运行平稳。

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1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2课题研究目的

1.3全文安排及主要内容

2 三相混合式步进电机工作原理及其驱动控制

2.1三相混合式步进电机的结构和工作原理

2.2步进电机的脉冲细分技术

2.3三相混合式步进电机的数学模型

2.4系统控制方案设计

2.5本章小结

3 系统的硬件设计

3.1 系统硬件总体框架设计

3.2 控制电路硬件设计

3.3 智能功率模块和驱动电路

3.4 系统辅助电源的设计

3.5 本章小结

4 系统的软件设计

4.1系统软件方案设计

4.2各程序模块功能介绍

4.3 PID调节器及其数字化实现

4.4 空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）的原理及其数字实现

4.5本章小结

5 实验结果及其分析

5.1系统仿真

5.2实验结果及分析

5.3本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表的论文