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基于ARM的步进电机均匀细分驱动研究

作　者: 王金柱
导　师: 卢迪
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 步进电机细分驱动电流控制
分类号: TM383.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 650次
引　用: 7次
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内容摘要

步进电机是一种将电脉冲信号转换成响应角位移或线位移的机电元件,在机电及自动化领域有着广泛的应用。其具有控制简单、误差不累积、电机结构简单、可靠性高等特点,在开环控制领域有着越来越重要的应用前景。步进电机系统的性能主要取决其驱动方法。本文以三相混合式步进电机为例研究了混合式步进电机的均匀细分驱动方法与控制系统,以及其对步进电机系统运动性能的改善。本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理,以三相混合式步进电机的数学模型为基础,推导出其转矩的表达式。分析了传统细分驱动方法和其存在的不足,并在此基础上给出了等歩距恒转矩均匀细分的实现方法,计算出三相混合式步进电机做八步均匀细分运行时各个定子线圈的电流大小,并采用有限元分析软件ANSOFT对计算出结果进行了仿真,得到不同时刻转子停止的位置,仿真结果证明了均匀细分驱动方法的可行性。最后给出了以ARM7为核心的驱动电路的硬件和软件设计。设计过程中,为了提高驱动部分的通用性和减少软件编程的难度,电路中的大部分逻辑控制由硬件完成,只需做简单的硬件扩展就可以满足不同相数及不同细分步数混合式步进电机的均匀细分驱动要求,提高了细分驱动系统的速度和可靠性,节省下主控芯片资源,利于系统性能扩展和提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 步进电机综述  9-12
    1.1.1 步进电机发展历程  9-10
    1.1.2 步进电机的类型  10-11
    1.1.3 步进电机的特点  11
    1.1.4 步进电机的主要特性  11-12
  1.2 步进电机驱动技术  12-13
  1.3 国内外研究概况及发展趋势  13-14
  1.4 本课题的研究内容和意义  14-15
第2章三相混合式步进电机工作原理及其性能解析  15-29
  2.1 三相混合式步进电机的工作原理  15-17
  2.2 三相混合式步进电动机的线性解析  17-22
  2.3 三相混合式步进电动机的运动特性解析  22-25
    2.3.1 矩角特性与静态和动态稳定区  22-24
    2.3.2 步进电动机步进运行分析  24-25
  2.4 混合式步进电机细分驱动基本原理  25-28
  2.5 小结  28-29
第3章恒转矩等步距细分方法和有限元仿真结果  29-38
  3.1 传统细分驱动步距角和转矩的分析  29-32
  3.2 均匀细分驱动方法  32-33
  3.3 两种不同细分驱动方法的仿真  33-36
  3.4 误差分析  36-37
  3.5 小结  37-38
第4章基于ARM 的均匀细分电路设计  38-50
  4.1 硬件电路总体概述  38-40
  4.2 计数器电路  40-41
  4.3 D/A 转换电路  41-43
  4.4 斩波电路  43-45
  4.5 硬件设计方面其他注意要点  45
  4.6 软件部分设计  45-49
  4.7 小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-54
攻读学位期间发表的学术论文  54-55
致谢  55

基于ARM的步进电机均匀细分驱动研究

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