【正文】 6．設(shè)置 Code Composer Studio 在硬件仿真（ Emulator）方式下運(yùn)行： 設(shè)置 CCS 通過 ICETEK5100USB 仿真器連接 ICETEKVC5509A 硬件環(huán)境進(jìn)行軟件調(diào)試和開發(fā)： 雙擊桌面上的圖標(biāo)，進(jìn)入 CCS 設(shè)置窗口；在出現(xiàn)的窗口中按以下順序依次進(jìn)行設(shè)置：單擊 Clear 清除原先設(shè)置，單擊 ICETEK USB Emulator for ’ C55x，單擊 Import 輸入設(shè)置；按著下面的順序進(jìn)行：鼠標(biāo)右鍵單擊 C55xx XD5510 Emator，選擇 Properties… Alt+Enter。 4．連接鍵盤的 PS2 插頭到 ICETEKCTR 的“鍵盤接口” P8。連接 ICETEKCTR板上便插座插到 +12V 電源插座； ICETEKCTR 板下邊插座到 +5V 電源插座。 操作步驟 連接設(shè)備： 1．連接電源：用三相帶能源連接線與 220V 交流供電插座連接，保證穩(wěn)固聯(lián)機(jī)。 5509A 的通用 I/O 口 S22 控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動頻率， S14 控制轉(zhuǎn)動方向。步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率大于 500PPS（拍每秒）。這一接口提供地址連線、數(shù)據(jù)連線和一組控制線 .ICETEKVC5509A 將這些擴(kuò)展線引到了板上供擴(kuò)展使用。從DSP 輸出的 PWM 信號和轉(zhuǎn)向信號先經(jīng)過 2 與門和 1 非門再與各個開關(guān)管的柵極相連。目前，在電動機(jī)的控制中，主要使用定頻調(diào)寬法。 3. 定頻調(diào)寬法：這種方法是使周期 T（或頻率）保持不變，而改變 t1 和t2[8]。以下 3 種方法都可以改變占空比的值： 1. 定寬調(diào)頻法：這種方法保持 t1，不變，只改變 t2,這樣使周期 T（或頻率）也隨之改變。這種修改 PWM 波形的特性，可以彌補(bǔ)由交流帶你動機(jī)控制中的死去導(dǎo)致的電流誤差 [12]。在對稱 PWM 波形發(fā)生的一個周期內(nèi)通常有兩次比較匹配：一次在周期匹配前的增計(jì)數(shù)期間。圖 32 給出了比 較單元和 PWM 電路產(chǎn)生對車 PWM 波形。對稱 PWM信號相比非對稱 PWM 信號，其優(yōu)勢在于它在一個周期內(nèi)有來年各個無暇的區(qū)段（每個 PWM 周期的開始和結(jié)束處）。同樣，在周期的任何時候，可以將新值寫入周期寄存器 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 T1PR 和比較方式控制寄存器 ACVTRA 中 ，以改變 PWM 周期或強(qiáng)制改變 PWM的輸出方式。 通用定時器 1 啟動后，比較寄存器在每個 PWM 周期種可重新寫入新的比較值，以調(diào)整用于控制功率器件的導(dǎo)通和管段時間 PWM 輸出的寬度（即占空比發(fā)生變化）。 用軟件對 ACTRA 寄存器進(jìn)行正確的配置后，與比較單元相關(guān)的一個 PWM輸出引腳上將產(chǎn)生一路正常的 PWM 信號，與此同時，另一個輸出引腳可在PWM 周期的開始、中間和末尾處保持低電平（關(guān)閉）或高電平（開啟）。如果死去被使能，則通過軟件將所需的死區(qū)值寫入到 DBTCONAL[11~8]中，并將它作為四位死去定時器的周期。通用低昂是器 1 的周期寄存器中裝入了所需 PWMW 載波周期的值。 圖 31 給出了 EVA 模塊下的非 對稱的 PWM 波形，途中 x=1 、 3 和 5，對于 EVB 模塊也類似。 3． 非對稱 PWM 波形的產(chǎn)生 邊沿觸發(fā)或非對稱 PWM 信號的特性有 PWM 周期中心非對稱的調(diào)制脈沖規(guī)定，如圖 31 所示。 設(shè)置和裝在 T1CON 或 T3Con 寄存器，來啟動比較操作。 初始化 CMPRX 寄存器。 如果使能死區(qū)，則設(shè)置和裝在 DBTCONx 寄存器。如果需要，則每個通用電石氣的比較單元可給予它自身的定時器產(chǎn)生一路 PWM 輸出。由比較方式控制寄存器（ ACTRx）所控制的多種輸出方式，能輕易的控制應(yīng)用廣泛的開關(guān)磁阻電動機(jī)和同步磁阻電動機(jī)。在 EVA 和 EVB 模塊中都有 6個這種 與比較單元相關(guān)的 PWM 輸出引腳。 PWM 脈沖寬度有另一個具有所需 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 值得調(diào)制信號決定或調(diào)制。這些脈沖平均分布在一段定長的周期中，從而每個周期中有一個脈沖。 XC9500XL 系列是 XC9500 系列器件的低電壓版本，用 供電，成本低于XC9500 系列器件。 XC9500、 XC9500XV 和 XC9500XL 三種類型，內(nèi)核電壓分別為 5V、 和 。目前，Xilinx 公司 XC9500 系列 CPLD 的 tPd 可以達(dá)到 4ns。 XC9500 系列被廣泛地應(yīng)用于通信、網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)等產(chǎn)品中。 硬件設(shè)備 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備有計(jì)算機(jī)， ICETEK 仿真器 ,ICETEKVC5509A系統(tǒng)板，相關(guān)連線，電源。如： for‘ C5000。如： ICETEKCTR 控制板。如： ICETEK5100USBA仿真器。如： ICETEKVC5509A 評估板。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 第 3章 電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 開發(fā)環(huán)境 開發(fā) TMS320C55xx 應(yīng)用系統(tǒng)一般需要以下設(shè)備和軟件調(diào)試工具： 1. 通用 PC 一臺，安裝 Windows2020 或 WindowsXP 操作系統(tǒng)及常用軟件（如 WinRAR 等）。在恒速時，盡量工作在最高速。由于距離較長，要盡量縮短用時，保證快速反應(yīng)性。 2. 中短距離 在這樣的距離里，步進(jìn)電動機(jī)只有加減速過程，而沒有恒速過程。因?yàn)榘粗笖?shù)規(guī)律升速時，加速度是逐漸下降的，接近步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律。所以按直線加速時，有可能造成因轉(zhuǎn)矩不足而產(chǎn)生失步現(xiàn)象。在按直線加速時，加 速度是不變因此要求轉(zhuǎn)矩也應(yīng)該是不變的。 最簡單的是勻加速和勻減速曲線，如圖 26(a)所示。如圖 26是加減速運(yùn)行曲線。所以對步進(jìn)電機(jī)的加減速要有嚴(yán)格的要求，那就是保證在不失步和過沖的前提下，用最快的速度（或最短時間）移動到制定的位置。如果到終點(diǎn)時突然停下來，由于慣性作 用，步進(jìn)電機(jī)會發(fā)生過沖現(xiàn)象，會造成位置精度降低。 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)移動時，要經(jīng)歷升速、恒速和減速過程。它們對運(yùn)行的速度都有一定的要求。所以在速度控制中，速度并不是一次升到位。它與步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向有關(guān)，當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，步進(jìn)電動機(jī)每走一步，絕對位置就加 1；當(dāng)步進(jìn)電動 機(jī)反轉(zhuǎn)時，絕對位置隨每次步進(jìn)減 1[11]。對步進(jìn)電動機(jī)位置控制的一般方法是：步進(jìn)電動機(jī)每走一步，步數(shù)減 1，如果沒有失步存在，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)位置時，步數(shù)正好見到 0，因此用步數(shù)等于 0 來判斷是否移動到目標(biāo)位，作為步進(jìn)電動機(jī)停止運(yùn)行的信號。 第二個參數(shù)是從當(dāng)前位置移動到目標(biāo)位置的距離，也可以稱為相對位置。絕對位置是有極限的，其極限是執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行的范圍，超越了這個極限就應(yīng)報警。步進(jìn)電動機(jī)的位置控制是步進(jìn)電動機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)，它可以用不著借助位置傳感器而只需簡單的開環(huán)控制就能達(dá)到足夠的位置精度，因此應(yīng)用很廣。 步進(jìn)電機(jī)的位置控制 步進(jìn)電機(jī)的最主要用途就是實(shí)現(xiàn)位置控制。因此，脈沖的頻率 f決定了步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3. 控制步進(jìn)電機(jī)的速度 如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一個步距角，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一個歩距角。 2. 控制步進(jìn)電機(jī)的方向 通過前面介紹的步進(jìn)電機(jī)原理我們已經(jīng)知道，如果按給定的工作方式正序通電換相的話，步進(jìn)電機(jī)就正轉(zhuǎn)；如果按反序通電換相，則電動機(jī)就反 轉(zhuǎn)。通常把通電換相這一過程稱為“脈沖分配”。在步進(jìn)電機(jī)的 DSP 控制中，控制信號是由 DSP 產(chǎn)生的。在步進(jìn)電機(jī)的 DSP 控制中，控制信號是由 DSP 產(chǎn)生的。當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)時把上面的脈沖順序反向即可。當(dāng)它處于八拍工作時，在給一次脈沖時，轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)過八分之一齒距角 [10]。此圖中的轉(zhuǎn)子共四十八個齒。它的轉(zhuǎn)子由鋼鐵做成，它 的上面沒有繞組，而由許多的齒槽組成。其結(jié)構(gòu)如圖 25 所示。同樣，、也可以腿的五項(xiàng)步進(jìn)電機(jī)的工作方式。 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖 26所示。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著 A、 B、 C、 D方向轉(zhuǎn)動。 當(dāng)開關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動， 4 號齒和 C相繞組的磁極對齊。圖 1 是該四相反 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 步 進(jìn) 時 鐘A 相 波 形B 相 波 形C 相 波 形 圖 24 六拍工作方式的相電壓、電流波形 4. 四相步進(jìn)電機(jī) 該步進(jìn)電機(jī)為一四相步 進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。 六拍工作時，各相通電的電壓和電流波形如圖 24 所示。這與 單三拍和雙三拍最大的區(qū)別。 步進(jìn)電動機(jī)的正傳通電順序?yàn)椋?AABBBCCCA；反轉(zhuǎn)通電順序?yàn)椋?AACCCBBBA。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 步 進(jìn) 時 鐘A 相 波 形B 相 波 形C 相 波 形 圖 23 雙三拍工作方式的相電壓、電流波形 3．六拍工作方式 六拍工作方式是三相步進(jìn)電動機(jī)的另一種通電方式。由圖可見，每一拍中，都有兩相通電，每一相通電時 間都持續(xù)兩拍。仍用 (21)求得。在雙三拍工作方式中，步進(jìn)電動機(jī)正轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋?ABBCCA；反轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋?BAACCB；反轉(zhuǎn)的順序?yàn)椋?BAACCB。雙三拍實(shí)其中之一。我們希望繞組中的電流也能像電壓一樣突變 ,這一點(diǎn)與其他電動機(jī)不同 ,因?yàn)檫@樣會使繞組在通電時能迅速建立磁場 ,斷電時不會干擾其他相磁場。當(dāng)繞組斷點(diǎn)時 ,存儲在繞組中的電能通過續(xù)流二極管放電。 在用單三拍方式工作時 ,各相通電的波形如圖 22 所示 .其中電壓波形是方波 。其中“單”指的是每次對一個相通電；“三拍”指的是磁場旋轉(zhuǎn)一周需要換相三次，這是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距角。 轉(zhuǎn)子走一步所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角θ N， ，可用 式 （ 2— 2） 計(jì)算 ， N 為步進(jìn)電動機(jī)工作拍數(shù)。 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)電動機(jī)的三相輪流通電就需要三拍。至此，所有的狀態(tài)與最初時一樣，只不過轉(zhuǎn)子累計(jì)轉(zhuǎn)過了一個齒距。 相似地，在 B 相斷電的同時，合開關(guān) KC 給 C 相通電建立磁場，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)動了 1/3 個齒距角，與 C 相形成對齒，并且 A 相與轉(zhuǎn)子錯 1/3 個齒距角， B 相與轉(zhuǎn)子錯 2/3 個齒距角。轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，向與 B 相成對齒的位置轉(zhuǎn)動。 A 相 定子磁極上的齒與轉(zhuǎn)子的齒形成對齒，同時， B 相， C 相的齒與轉(zhuǎn)子形成錯齒。步進(jìn)電機(jī)就是基于這一原理轉(zhuǎn)動的。當(dāng)某一處處于對齒狀態(tài)時，該相磁 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 極上定子的所有小齒都與轉(zhuǎn)子上的小齒對齊 [5]。所以，在步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)中必須保證有錯齒存在，也就是說，當(dāng)某一相處于對齒狀態(tài)時，其他相必須處于錯齒狀態(tài)。 把定子與轉(zhuǎn)子小齒對其的狀態(tài)成為對齒；把 定 子和轉(zhuǎn)子小齒不對齊的狀態(tài)成為錯齒。對三相步進(jìn)電動機(jī)來說，當(dāng)某一相的磁極處于最大磁導(dǎo)位置時，另外兩相必須處于非最大磁導(dǎo)位置如圖 21(a)。 θ =2π /Z （ 2— 1） 步進(jìn)電動機(jī)的動力來自于電 磁力。其外表面也均勻分布著小齒，這些小齒與定子磁極上的小齒的齒距相同，形狀相似。每個磁極的內(nèi)表面都分布著多個小齒，他們的大小相同，間距相同。 定子上有六個 磁極 ，每兩個相對的磁極丟纏有 同 一繞組，也即形成一相，這樣三對磁極有三個繞組，形成三 相。 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 一個三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)分成轉(zhuǎn)子和定子。需供給正負(fù)脈 沖信號。它的傳輸轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能好。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，步距角可以做的很小，但動態(tài)性能較差。 10. 步進(jìn)電機(jī)自身的噪聲和振動較大，帶慣性負(fù)載的能力較差 [7]。 8．步進(jìn)電動機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運(yùn)行，它不能直接使用交流電源和直流電源。 7．步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快，易于啟動、正反轉(zhuǎn)及變速。 6．由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價，又非常可靠。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻 (電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速 )。 步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在它的作用下，電機(jī)隨頻率 (或速度 )的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降 。 3． 步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降 。 2． 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度 。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則 ‘ 相數(shù) ’ 將變得沒有 意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 。 、五相的為 176。 、三相的為 176。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