步进电机速度曲线的设计与FPGA实现

为了优化步进电机的开环控制性能,研究了几种常见的步进电机速度曲线.根据步进电机运行原理及运动学方程,推导出采用梯形速度曲线时加速阶段、匀速阶段和减速阶段每步的步进周期关系式.设计了一种基于梯形速度控制的高性能步进电机IP核,包括Avalon总线接口、位置检测、速度剖面生成、脉冲信号产生等算法模块,并规划了各运算模块的时序调度.利用Altera公司的DEO开发板进行了实验验证,实验结果符合预期的设计要求.     

基于复杂可编程逻辑器件的多步进电机分时控制

根据多I/O口的特点,设计了在运动控制卡的控制下基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的多步进电机控制.以运动控制卡系统为上位机,通过对CPLD编程进行电机的分时控制.由于运动控制卡的输入、输出均采用光耦隔离,因此抗干扰能力强、脉冲输出频率误差率低;同时,CPLD具有高速性能,可达到对多台步进电机的速度及位置的精确控制.     

基于矩频曲线的步进电机加减速控制

为解决步进电机在高频工作条件快速启停失步及常规的指数型控制不能充分利用输出力矩的问题,提出了基于力矩-频率曲线的步进电机升降速控制方法。分析了矩频曲线的步进电机加减速控制原理,采用阶梯曲线逼近和等时间间隔法获取升降速曲线,对FPGA优化设计产生驱动电机的时序信号,对应计数器的步数不断计算每个装载的频率实现加减速,在控制信号高电平阶段对1 kHz的脉冲信号采用20 kHz的信号进行斩波,步进电机通过单极模式驱动,对矩频曲线和指数曲线速度控制结果比较,矩频曲线速度优势明显。经实验:步进电机工作驱动频率达200 kHz时,输出的升降速频率及变化波形均理想、不失步;矩频曲线的控制脉冲速度上升到1 000 Hz时,仅需0.598 s,少于指数型加减速的0.71 s,达到了预期效果。     

基于FPGA的脉冲控制发生器设计与研究

脉冲控制需要运动控制系统根据输入的速度值,对输出的控制脉冲进行均匀分配,以保证电机转速的稳定。在对比了一种脉冲均匀分配算法后,该文采用了直接数字频率合成(DDS)算法,在运动控制系统的FPGA芯片中用Verilog HDL语言完成了脉冲发生器的设计。该脉冲发生器具有速度与位置两种控制模式,并可以根据电机驱动器的工作模式输出4种不同的脉冲。测试表明该发生器的输出脉冲均匀稳定,分辨率高,频率范围完全覆盖宽,完全可以满足步进控制的需求。同时根据脉冲发生与接收测试的结果,对运动控制系统中的相关问题进行了分析研究。     

基于PLC的步进电动机控制系统

介绍了基于OM RON公司CPM IA系列可编程序控制器的步进电机控制系统设计,给出了可编程序控制器控制步进电机电气控制系统的硬件组成和软件设计,包括可编程序控制器输入/输出接线图、梯形图程序设计和步进电机的驱动电路;详细说明了用BCD码拨盘开关控制步进电机步数和速度的方法及可编程序控制器编程软件实现脉冲分配器功能的方法。     

基于DDS技术的步进电机速度跟踪研究

分析了DDS技术的基本原理,设计实现了基于FPGA的DDS频率合成方法;以DDS输出作为步进电机驱动频率,同传统分频方法对比,该方法合成的频率具有高分辨率、高稳定度、转换时间短等特点;研究了基于DSP的步进电机速度跟踪系统的设计和实现方法;针对步进电机特点设计了相应的闭环速度跟踪算法.搭建整个控制系统的试验平台,并完成了速度跟踪试验.结果表明,DDS技术应用于步进电机跟踪系统具有较高跟踪精度.     

基于1PG定位模块的刀库控制技术

介绍了PLC作主控制器、1PG作脉冲输出控制单元的刀库控制技术。采用FX2N-PLC控制定位模块1PG输出指定数量的脉冲,驱动刀库步进电机旋转,带动无机械手圆盘形刀库旋转定位实现换刀。讨论了系统组成、硬件接口及1PG开发技术,给出了步进电机刀库控制的设置、点动控制和自动换刀控制程序,获得了高精度的定位控制,是一个简单高效的步进电机刀库控制系统。     

基于超声波电机的太阳能电池板快速自动跟踪系统

设计了一种特殊的结构并推导出一种新型的快速跟踪算法,首先提出了在太阳能电池板跟踪系统中运用超声波电机,并设计出了超声渡电机的驱动装置,进行位置和速度反馈检测.实验结构获得了较好的超声波电机的驱动波形,根据太阳位置获得速度调节波形;根据光电编码器的脉冲数量来输出或停止驱动信号达到位置控制.     

基于AT89C51单片机控制的步进电机

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。本设计采用AT89C51对步进电机进行控制,通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过A3967SLB驱动步进电机;同时,用4X4的键盘来对电机的状态进行控制,并用数码管显示电机的转速,并且采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动,从单片机输入信号。从而实现对步进电机的控制。     

微型计算机对步进电机可变细分控制

一、概述步进电机是一种将脉冲电信号转换成角位移或转速的精密执行和驱动元件,在自动控制系统中有着广泛的应用。步进电机控制器则是驱动步进电机的脉冲电信号源,与步进电机是一个有机整体。集成电路的迅速发展和微型计算机的普及应用,为步进电机的控制开辟了广阔的天地。近几年来,应用TP801单板微型计算机控制步进电机,灵活方便,简单可靠。很容易地实现正、反转控制、速度控制、步数控制。用户可以根据自己的用途和要求,用微机构成所需的高可靠性的步进电机控制系统。步进电机在数控技术及定位控制中应用     

基于DSP与光栅的步进电机速度与位置复合控制

鉴于相机调焦过程中频繁变步长、频繁启停,粗调焦时快速性好、精调焦时位置控制精度高的工作需求,提出了基于DSP与光栅的步进电机速度与位置复合控制方法。通过对步进电机矩频特性曲线的分析,速度控制采用指数曲线升降法。离线计算出升降频表格,运行中采用查表方式改变定时器周期寄存器装载值,从而改变输出PWM脉冲的频率以实现电机升降速控制。位置控制利用光栅尺进行位置测量实现位置的闭环控制,实验表明重复定位误差小于2μm。速度与位置复合控制使系统同时具备了稳定性、高速性和高精度性。     

悬挂运动控制系统的研究

本文以AT89C51单片机为系统内核,根据键盘输入信号控制电机拖动物体,构成一套开环控制系统,实现了所需要的悬挂运动;采用步进电机,它是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。实验表明,在非超载的情况下,给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角,这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点,使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常简单。     

可编程逻辑器件实现五相步进电机环形分配

１引言步进电机作为精密的执行元件,广泛应用于现代电子、机械等行业,步进电机的执行过程是由它的通电方式即控制脉冲完成,而环行脉冲分配器是产生控制脉冲中心。因此,步进电机执行过程是环行分配器重复周期。环行分配器的可靠性、精确度以及可变性控制对步进电机的控...     

基于可编程序控制器的步进电动机驱动方法研究与设计

为了充分利用步进电动机在控制系统中具有的性能可靠、控制简单、控制精度高等优点,基于S7-200PLC为控制核心设计了一套步进电动机控制系统。给出了硬件结构框图,并详细介绍了步进电动机的驱动电路及PLC编程的控制策略和部分软件的实现。设计中以PLC的高速脉冲输出实现电机的速度转换。试验证明,采用该方案可以满足步进电动机的控制需要,容易实现,适用于各种场合的步进电动机控制,具有较好的推广示范价值。     

LPC2210微控制器在步进电机位置控制系统中的应用

由步进电机驱动技术的发展,引出步进电机位置控制中用脉宽调制器输出高速脉冲,指出这种情况下硬件控制升降速的局限性。采用LPC2210嵌入式微控制器和新型操作系统开发了步进电机的位置控制系统,给出了一个步进电机位置控制中软件实现升降速的方法。该方法实现了位置控制对脉冲频率和数量可控的要求,并在自动仓库模型控制系统中得到应用。     

步进电机的微机软件控制

一、前言只要向步进电机的定子各相控制绕组输入脉冲就能控制它的运行;改变输入脉冲频率能调节它的转速;控制各绕组的通电状态能使电机停在相应的精确位置。步进电机这种良好的特性使它在精密仪表、高级的医疗器械和生化分析仪器中得到广泛的应用。以往对步进电机的调速和定位的精确控制都是由硬件模拟电路完成的,比如用硬件脉冲分频电路产生不同频率的输出脉冲来调节步进     

基于比例谐振控制的被动式力矩伺服系统

当被动式力矩伺服系统动态加载时,由于承载系统的主动运动,轴上输出的负载力矩中含有较大的干扰力矩,降低了被动式力矩伺服系统的加载性能。为了提升加载精度和加载频宽,提出基于比例谐振的控制方法。通过构建相应频率的比例谐振控制器,实现对期望正弦转矩信号无静差跟踪及有效抑制干扰力矩;提出了单位比例谐振控制器的结构,结合根轨迹及频域设计方法实现了单频率和多频率谐振控制器稳定性参数设计;加入承载系统速度前馈控制,降低加载起始阶段干扰力矩对整个系统及转矩传感器的瞬时冲击。仿真及实验结果验证了所提方法能够在有扰加载条件下,实现对20 Hz单频率正弦力矩的无静差加载及周期负载力矩的高精度跟踪。     

小知识

什么是步进电机?步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机的外表温度允许达到多少?步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,…     

非零速启停的低功耗步进电机控制器研究

为了优化步进电机开环控制性能,对非零速启停的加减速曲线算法及其低功耗硬件逻辑实现进行了研究。针对零速启停的加减速曲线存在控制性能难以充分发挥的问题,提出了一种非零速启停的步进电机线性加减速曲线算法,将加减速过程划分为四种转动模式,可构建任意的线性速度剖面。首先理论推导了四种加减速转动模式的控制脉冲周期;其次结合流水线设计思想优化加减速曲线算法的硬件逻辑模型,在FPGA中设计了步进电机控制器IP核,并采用门控时钟等低功耗IC设计技术实现了IP核的低功耗;最后,搭建了实验平台进行验证。实验结果表明,IP核可以实现四种转动模式的非零速启停控制,实现了高实时、高精度驱动,提升了20%的控制性能,电路面积优化约30%,功耗降低53%,验证了方案的可行性与有效性。     

基于ASIC的四轴步进电机运动控制器

1引言由步进电机构成的定位系统,由于价格较低,控制比较简单而在工业自动化中有着广泛的应用。实现步进电机的控制有各种不同的方法,但大多数采用如下方案之一构成。（1）基于大规模集成电路,如8253、8254,利用其内部的计数器功能,可通过编码器改变其脉冲输出频率和脉冲输出数,实现步进电机的速度和位置控制。这种方案对实现步进电机的加减速控制不很方便,需较高的编程技巧。（2）基于微处理器,如8031、8098,这种方案比第一种要灵活得多,可通过硬件实现多种功能。但微处理器所需的周边器件较多,控制程序一旦固化不易修改,软硬…