【正文】 ....................................... 6 步進(jìn)電機(jī)的分類 ........................................................................................ 8 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) ........................................................................................ 8 步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)原理 ................................................................................ 9 步進(jìn)電機(jī)的工作方 式 .............................................................................. 10 步進(jìn)電機(jī)的 DSP 控制 .................................................................................... 14 電機(jī)的 DSP 控制方法 ............................................................................. 14 步進(jìn)電機(jī)的位置控制 ..................................................................................... 15 步進(jìn)電機(jī)的速度控制 ..................................................................................... 16 本章小結(jié) ......................................................................................................... 17 第 3 章 電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .......................................................................... 18 開發(fā)環(huán)境 ......................................................................................................... 18 硬件設(shè)備 ......................................................................................................... 18 脈寬調(diào)制 PWM .............................................................................................. 19 PWM 調(diào)速原理 ............................................................................................... 22 控制原理 ......................................................................................................... 22 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖 ...................................................................... 22 EMIF 接口 ....................................................................................................... 23 操作步驟 ......................................................................................................... 23 本章小結(jié) ......................................................................................................... 24 第 4 章 電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .......................................................................... 25 CSS 介紹 .......................................................................................................... 25 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV CCS 簡(jiǎn)介 .................................................................................................. 25 CCS 的組成 .............................................................................................. 25 CCS 的主要功能 ...................................................................................... 26 操作過程 ......................................................................................................... 27 開發(fā)環(huán)境 .................................................................................................. 27 調(diào)試工具 .................................................................................................. 27 CCS 的開發(fā)流程 ...................................................................................... 27 C 語言為基礎(chǔ)的 DSP 控制電機(jī)程序 ............................................................. 28 程序流程圖 ..................................................................................................... 29 C 語言程序 ...................................................................................................... 30 本章小結(jié) ......................................................................................................... 31 結(jié)論 ............................................................................................................................ 32 致謝 ............................................................................................................................ 33 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 34 附錄 A ........................................................................................................................ 35 附錄 B ........................................................................................................................ 42 附錄 C ........................................................................................................................ 47 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 課題背景 在各種傳統(tǒng)系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)中，我們經(jīng)常會(huì)使用到各種各樣的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由此也產(chǎn)生了各種電機(jī)控制系統(tǒng)。本課題以曾經(jīng)在實(shí)際工程項(xiàng)目中使用到的步進(jìn)電機(jī)為例，在實(shí)現(xiàn)這種電機(jī)的DSP 控制的基礎(chǔ)上，建立電機(jī)控制機(jī)平臺(tái)，設(shè)計(jì)電機(jī)控制系統(tǒng)。 論文首先分析 了電機(jī)控制的發(fā)展現(xiàn)狀，指出電機(jī)控制的一般問題及 DSP 控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。不 難發(fā)現(xiàn)，一部分電機(jī)的控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上有很多相似之處，只是在具體控制方法和策略的軟件實(shí)現(xiàn)上有所不同。電機(jī)的位置控制系統(tǒng)或位置伺服系統(tǒng)也稱為電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制 (MotorControl)系統(tǒng)。交直交電流型變換器的優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)自然換相，并且容量可以做的很大，但是平波電抗器比較笨重，當(dāng)電源存在干擾時(shí)會(huì)造 成換相失敗。但是單片機(jī)只能處理信息量不大的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，而對(duì)于交流電機(jī)等較為復(fù)雜的系統(tǒng)就需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)處理 能力，此時(shí)就可采用微處理器或DSP 芯片的嵌入式解決方案。 2．感應(yīng)電機(jī)控制 系統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)定子一般為多對(duì)稱多相繞組 ，轉(zhuǎn)子可以使繞線式，也可以式鼠籠式繞組。主要用于恒速、調(diào)速驅(qū)動(dòng)以及精度要求較高的位置伺服系統(tǒng)。 電機(jī) DSP 控制的一般問題 在電機(jī)控制系統(tǒng)中，根據(jù)控制電路的器件構(gòu)成可分為模擬電路、模擬數(shù)字混合電路和全數(shù)字電路。電機(jī)內(nèi)部的機(jī)電禍合關(guān)系是通過磁場(chǎng)作為媒體。電量信號(hào)有電流、電壓和電功率等。同時(shí)在一些控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)或是驅(qū)動(dòng)電機(jī)并不是只有一種電機(jī)，如果單獨(dú)設(shè)計(jì)控制器，就需要更多的元器件，從而整個(gè)系統(tǒng)變的復(fù)雜，可靠性降低。同時(shí)以 DSP 為核心的控制系統(tǒng)的以下特點(diǎn)也使設(shè)計(jì)電機(jī)的 DSP 控制系統(tǒng)更加可行了。 2．實(shí)現(xiàn)電機(jī)的位置及速度空制。 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展 步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化裝備、辦公自動(dòng)化設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī) 。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為 176。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則 ‘ 相數(shù) ’ 將變得沒有 意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。 7．步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)及變速。它的傳輸轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)性能好。每個(gè)磁極的內(nèi)表面都分布著多個(gè)小齒，他們的大小相同，間距相同。 把定子與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)其的狀態(tài)成為對(duì)齒；把 定 子和轉(zhuǎn)子小齒不對(duì)齊的狀態(tài)成為錯(cuò)齒。 A 相 定子磁極上的齒與轉(zhuǎn)子的齒形成對(duì)齒，同時(shí)， B 相， C 相的齒與轉(zhuǎn)子形成錯(cuò)齒。 同樣，如果改變通電順序，即按語上面相反的方向（ ACBA 的順序）通電，則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也改 如果對(duì)繞組通電一次的操作稱為一拍，那么前面所述的三相反映式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三相輪流通電就需要三拍。當(dāng)繞組斷點(diǎn)時(shí) ,存儲(chǔ)在繞組中的電能通過續(xù)流二極管放電。仍用 (21)求得。這與 單三拍和雙三拍最大的區(qū)別。 當(dāng)開關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時(shí)，由于 C相繞組的磁力線和 4 號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 4 號(hào)齒和 C相繞組的磁極對(duì)齊。同樣，、也可以腿的五項(xiàng)步進(jìn)電機(jī)的工作方式。當(dāng)它處于八拍工作時(shí)，在給一次脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)過八分之一齒距角 [10]。通常把通電換相這一過程稱為“脈沖分配”。 步進(jìn)電機(jī)的位置控制 步進(jìn)電機(jī)的最主要用途