【正文】 電機的繞組電流被采樣后變成電壓信號，再經(jīng)濾波后輸入到電流傳感器 IR2175 中，IR2175 輸出占空比變化的 PWM 波，經(jīng)過光電耦合后輸入到 FPGA 中，F(xiàn)PGA 根據(jù)輸入的 PWM 波的占空比的值確定反饋電流的大小。保護級的作用是保護驅動級的安全，這一級一般提供過電流保護、過熱保護、過壓保護、欠壓保護等功能，有時還要提供對輸入信號進行監(jiān)護，發(fā)現(xiàn)輸入異常也提供保護動作。平頂山工學院畢業(yè)設計論文36第四章 步進電機細分驅動系統(tǒng)的硬件設計 驅動系統(tǒng)的組成步進電機驅動系統(tǒng)的主要構成如圖所示，一般山環(huán)形分配器、信號處理級、推動級，輸入電路、驅動級、保護級等部分組成圖 41 步進電機的驅動系統(tǒng)步進電機控制器 功率放大器 步進電機脈沖方向控制平頂山工學院畢業(yè)設計論文37輸入電路 環(huán)形分配器信號放大與處理推動級 驅動器保 護圖 42 驅動器的組成環(huán)形分配器的一個功能是用來接受來自控制器的 CP 脈沖，并按步進電機狀態(tài)轉換表所要求的狀態(tài)順序產生各相導通或關斷信號。延遲的時間大小與電路復雜度和所選用的器件有關。要避免這種情況，應該這樣寫： If wr =` 139。VHDL 允許采用不同的格式來寫設計的構造。1，VHDL 庫和程序包庫是存放可編譯的設計單元的地方，通過其目錄查詢和調用。 對于電路系統(tǒng)內部的子系統(tǒng)乃至部分元器件的工作狀態(tài)和工作方式可以是相互獨立、互不相關的，也可以是互為因果的。 VHDL 語言的編寫在用 VHDL 進行電路設計之前，首先得有邏輯電路基礎，再進行編程，VHDL 編程語言跟用其他軟件語言不同，雖然語法看上去也是一種編寫軟件的語言，但 VHDL 語言和編寫軟件的語言如 C 語言是有根本區(qū)別的。ISP 技術為系統(tǒng)設計和制造帶來了很大的靈活性。動態(tài)可重構是 FPGA 在器件編程結構上具有專門的特征，其內部邏輯塊和內部連線的改變，可以通過讀取不同的 SRAM 中的數(shù)據(jù)來直接實現(xiàn)這樣的邏輯重構，時間往往在納秒級，有助于實現(xiàn) FPGA 系統(tǒng)邏輯功能的動態(tài)重構。LUT 本質上就是一個 RAM。配置數(shù)據(jù)可以存儲在片外的 EPROM 或者計算機上，設計人員可以控制加載過程，在現(xiàn)場修改器件的邏輯功能，即所謂現(xiàn)場可編程。每個邏輯陣列塊 LAB 由 16 個宏單元組成，多個 LAB 通過可編程連線陣列 PIA 和平頂山工學院畢業(yè)設計論文29全局總線連接在一起。PLD（Programmable Logic Device）是始于上世紀 70 年代，目前已形成了許多類型的產品，其結構、工藝、集成度、速度和性能等都在不斷提高和改進。這樣，我們可以進一步的了解步進電機的工作原理和正弦波細分驅動的原理，為以后的設計奠定扎實的基礎。(3)控制器輸出信號的精度達到 14 位。2，步進電機的控制系統(tǒng)脈沖信號發(fā)生器的輸出脈沖能完成勻速、加速、減速且速率和加減速度都能做到連續(xù)可調。 ② ASIC 具有較高的穩(wěn)定性。(2)單片機的方法 通常，單片機的時鐘信號(clock)來源于晶振。平頂山工學院畢業(yè)設計論文23CW CCW Qa 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1Qb 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1Qc 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0Qd 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0圖 26 為移位寄存器的 4 個輸出在移位時的狀態(tài) 當移位暫存器移位一次，步進電機就會轉一個角度，而暫存器的移位是由輸入到 CLK 的脈沖所決定的，每輸入 1 個脈沖則移位一次，因此，步進電機的轉速及所旋轉的角度就由輸入脈沖的速率和總脈沖數(shù)所決定。從同步電機控制的角度來控制步進電機，這就從根本上跳出步進電機細分控制是對相電流控制的限制，實現(xiàn)了全新的脈沖細分控制。由此可見，步進電機細分驅動的關鍵在于細分步進電機各相勵磁繞組中的電流。一般地，當步進電機的內部磁場變化一周時，電機的轉子轉過一個齒距，因此，步進電機的步距角 可表示為 式中，Nr 為步進電機的轉子齒數(shù)，?bNrmb?為步進電機運行時兩相鄰穩(wěn)定磁場之間的夾角。(3)通常采用單片機為控制單元，響應速度及可靠性不太高。(2)由于步進電機的電機繞組電流與電機轉子轉角之間的非線性關系，很難精確的計算出來，因此都采用近似的方法。細分驅動技術實際上是直接控制繞組電流的變化來驅動電機，這使得很多學者從這個思路出發(fā)尋求不同類型的步進電機需要的最佳驅動電流波形規(guī)律。但是使用這種驅動方式的電機，其繞組的電流波形在高壓工作結束和低壓工作開始的銜接處呈凹形，致使電機的輸出力矩有所下降。到目前為止，步進電機驅動技術通常分為單電壓驅動、單電壓串電阻驅動、高低壓驅動、斬波恒流驅動、升頻升壓驅動和細分驅動等。為了改善這個問題，出現(xiàn)了一種新型驅動方式，就是細分驅動技術。所以，在 BB39。圖中單向磁場的磁通均用虛線表示。方向，轉子又沿 ABC 方向轉過 1/3 齒距，以使 C 相極定轉子齒對齒。轉子鐵心上沒有繞組，轉子齒數(shù)為 40，每一個齒距對應的空間角度為 93604?當某一相繞組通電，例如 A 相繞組通電時，電動機內建立以 AA 為軸線的磁場，由于定轉子上均有齒和槽，所以當定轉子齒的相對位置不同時，磁路的磁導也不同，定轉子齒對齒處的每個極磁導為最大，定轉子齒對槽處的每個極磁導為最小。圖 21 永磁式步進電機一般來說，在不同的相數(shù)和極數(shù)時，步距角為 mp360??式中 m 表示為拍數(shù)。如果使用細分驅動器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為 176。　　步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。采用細分控制策略研制的驅動器有望克服步進電動機運行工況中存在許多不足之處。步進電機也在數(shù)字控制系統(tǒng)、工具控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。當脈沖頻率等于或者接近于自由振蕩頻率 f 或者 f/k(k=1, 2, 3…)時，如果阻尼作用不強，就會出現(xiàn)嚴重的振蕩甚至失步和無法工作，這就是步進電機的低頻共振現(xiàn)象，一般不允許在共振頻率下運行。實際上步進電動機本體與驅動器是密不可分的兩部分，兩者一起統(tǒng)稱為“步進電機系統(tǒng)”或“步進電機單元” ，其運行性能是電機和電路兩者配合所反映出來的綜合效果。 Driving平頂山工學院畢業(yè)設計論文10第 1 章 緒 論 引言電氣驅動控制系統(tǒng)是以電機為控制對象，以微電子芯片為控制核心，以電力電子功率變換器為執(zhí)行機構，在自動控制理論的框架下組成的控制系統(tǒng)，其目的是通過控制電機轉速或轉矩進而控制生產機械或運動部件按照人們所希望的規(guī)律運動。 use IR2175 which is a linear current sensing IC to measure feedback current。這種硬件結構使該驅動系統(tǒng)具有體積較小，抗干擾能力較強，驅動能力較強，成本較低的優(yōu)點。本人授權　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂平頂山工學院畢業(yè)設計論文5目錄摘要 ....................................................................4ABSTRACT ................................................................5第 1 章 緒 論 ............................................................6 引言 ...............................................................6 步進電機的特點及應用 ...............................................7 課題研究的目的和意義 ...............................................8第二章 步進電機的結構和細分驅動原理 .....................................9 步進電機的結構 .....................................................9 步進電機的分類 ....................................................10 永磁式步進電機 ................................................10 反應式步進電機 ................................................11 混合式步進電機 ................................................12 步進電機驅動技術概述 ..............................................14 步進電機細分驅動的研究現(xiàn)狀 ........................................16 步進電機細分驅動原理 ..............................................16 測試原理 ..........................................................19 目前可以實現(xiàn)的方法及比較 ..........................................20 本文主要工作 ......................................................21 本章小結 ..........................................................22第三章 FPGA 以及 VHDL 語言 ...............................................23 可編程邏輯器件的發(fā)展概況 ..........................................23 現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA 結構 .........................................25 現(xiàn)場集成的編程方式 ................................................27 VHDL 語言 .........................................................28 VHDL 語言的編寫 ...............................................28 VHDL 程序的順序問題 ...........................................29平頂山工學院畢業(yè)設計論文6 VHDL 編程中的問題 .............................................30 VHDL 語言的組成以及編程的基礎 .................................31 本章小結 ..........................................................32第四章 步進電機細分驅動系統(tǒng)的硬件設計 ..................................32 驅動系統(tǒng)的組成 ....................................................33 驅動系統(tǒng)的總體方案設計 ............................................34 各子模塊電路的設計 ................................................35 主回路及驅動電路的設計 ........................................35 電流測量電路設計以及反饋電路的設計 ............................36 主控制芯片和周邊電路的設計 ....................................37 主回路及驅動功放電路的設計 ....................................39 光電隔離接口及電源設計 ........................................41 保護電路的設計 ................................................42 本章小結 ..........................................