【正文】 、較低的成本和較高的可靠性。以滿足不同用戶和不同電機(jī)的要求,該驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)部分使用 NMOS智能功率模塊，提高了驅(qū)動(dòng)器可靠性。正弦電流細(xì)分技術(shù)基本上克服了傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)低速振動(dòng)大和噪音大的缺點(diǎn)，減小發(fā)生共振的幾率。并且為滿足用戶對(duì)不同步距角的要求。步進(jìn)電機(jī)的使用離不開(kāi)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣密切相關(guān)。I畢業(yè)論文高精度步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的研究摘 要步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是有較高的定位精度，無(wú)位置累積誤差，并且特有的開(kāi)環(huán)運(yùn)行機(jī)制，與閉環(huán)控制系統(tǒng)相比減少系統(tǒng)成本，提高了可靠性，在數(shù)控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)、噪聲大，在步進(jìn)電機(jī)的自然振蕩頻率附近運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生共振，輸出轉(zhuǎn)矩隨著步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高而下降，這些缺點(diǎn)制約了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式偏重使步進(jìn)電機(jī)繞組電流以盡可能短的時(shí)間上升到額定值，從而提高電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩，造成低速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪音加大。本文在調(diào)研各種驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于電流追蹤型脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的多細(xì)分兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)。電流追蹤型脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)使電機(jī)運(yùn)行在較大速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩保持恒定。 驅(qū)動(dòng)器細(xì)分運(yùn)行時(shí)減弱了混合式步進(jìn)電機(jī)的低速振動(dòng)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，大大減輕了噪聲。關(guān)鍵詞: 混合式步進(jìn)電機(jī) 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 脈寬調(diào)制 II AbstractThe stepper motor is an electromechanical device that converts electrical pulses into discrete mechanical movements. The advantages of stepper motor are precise positioning and noncumulative movement error from one step to the next. Compared to closed loop control, open loop operation of stepper motor is more reliable and less expensive. The disadvantages in using a step motor are vibration and noise at low speeds, resonance when the motor is operated at or around the natural resonance frequency, motor torque decreasing with speed increasing. These disadvantages limit step motor39。s vibration and noise is greater at low speeds. Otherwise, many types of step motor anddriver have to be produced in order to satisfy customer39。s vibration and noise at low speeds but also reduces probability of resonance. Current tracking PWM technology can maintain constant torquewithin wide speed range. Output phase current that can meet the need of IIIdifferent customer and motor. The power stage of this driver uses NMOS intelligent power module that provides high reliability.This microstepping driver reduce vibration and noise of step has small size, low cost and high reliability. KeyWords： Hybrid stepper motor Microstepping driver PWM IV目 錄第 1 章 緒 論 .................................................... 1 步進(jìn)電機(jī)概述 ................................................ 1 步進(jìn)電機(jī)特怔 ................................................ 2 步進(jìn)電機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) ...................................... 3 國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì) ........................................... 3 國(guó)外發(fā)展趨勢(shì) ........................................... 5 主要研究?jī)?nèi)容 ................................................ 5 第 2 章 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ........................................ 7 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) .............................................. 7 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 .......................................... 7 步進(jìn)電機(jī)的控制方法 .......................................... 9 脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）的基本原理 .......................... 9 SPWM 的調(diào)制方式 ........................................ 12 電流追蹤型 PWM 控制 .................................... 13 PID 控制算法的應(yīng)用及設(shè)計(jì) ................................... 14 PID 控制原理 ........................................... 14 數(shù)字 PID 的控制算法 .................................... 16 PID 各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響 ................................. 17 本章小結(jié) ................................................... 18 第 3 章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................... 19 步進(jìn)電機(jī)的控制電路 ......................................... 21 AVR 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ....................................... 21 AVR 單片機(jī)的特性 ....................................... 21 V AVR 的結(jié)構(gòu)框圖 ......................................... 23 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) ........................................ 23 D/A 轉(zhuǎn)換電路 ............................................... 26 TLC7528 的特點(diǎn) ......................................... 26 TLC7528 的時(shí)序圖 ....................................... 27 D/A 轉(zhuǎn)換的原理圖 ....................................... 27 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 ......................................... 28 D 觸發(fā)器 ............................................... 28 D 觸發(fā)器電路 ........................................... 29 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 ........................................ 29 信號(hào)的放大電路 ............................................. 30 步進(jìn)電機(jī)的檢測(cè)電路 ......................................... 30 TL082 的特點(diǎn) ........................................... 30 TL082 引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ............................. 31 檢測(cè)電路原理圖 ........................................ 32 H 橋電路 ................................................... 32 H 橋簡(jiǎn)介 .............................................. 32 H 橋電路原理圖 ........................................ 35 本章小結(jié) .................................................. 35 第 4 章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................... 36 軟件設(shè)計(jì)的基本原則 ......................................... 36 主程序設(shè)計(jì) ................................................. 37 D/A 轉(zhuǎn)換電路流程圖 ..................................... 38 PID 子程序流程圖 ...................................... 39 中斷服務(wù)程序 .......................................... 40 本章小結(jié) ................................................... 40 總 結(jié) ........................................................... 41 致 謝 ........................................................... 42 參考文獻(xiàn) ......................................................... 43 VI附錄 1：高精度步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖（1） ........................ 45 高精 度步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖（2） ................................ 46 1 第 1章 緒 論 步進(jìn)電機(jī)概述 步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電機(jī)或階躍電機(jī)，它是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式與普通迅速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)有一定的差別，它是步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)的，所以稱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)受脈沖信號(hào)控制，它的直線位移量或角位移量與電脈沖數(shù)成正比，所以電機(jī)的線速度或轉(zhuǎn)速也與脈沖頻率成正比，通過(guò)改變脈沖頻率的高低就可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并能快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。它每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累。 步進(jìn)電機(jī)有多種不同的結(jié)構(gòu)，主要類型可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)是在同步電動(dòng)機(jī)或者說(shuō)是在永磁感應(yīng)子式同步電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其綜合了該兩類步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)，因此性能更好。我國(guó)步進(jìn)電機(jī)的研究及制造始十上世紀(jì) 50 年代后期，對(duì)步進(jìn)電機(jī)精確模型也做了大量研究工作，如今，各種步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器作為產(chǎn)品被廣泛利用。(整步)/176。步進(jìn)電機(jī)在輸入脈沖信號(hào)時(shí)，可以依輸入的脈沖數(shù)量做固定角度的旋轉(zhuǎn)而得到靈活的角度控制(位置控制)。 因?yàn)椴骄嗾`差不長(zhǎng)期累積，可以不需要速度傳感器以及位置傳感器，就能以輸入的脈沖數(shù)量和頻率構(gòu)成具有一定精度的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 永磁式、混合式步進(jìn)電機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下(無(wú)脈沖信號(hào)輸入時(shí))，仍具有勵(lì)磁保持力矩，故即使不靠