基于MCU与FPGA的恒转矩步进电机细分驱动控制系统

介绍了基于MCU与FPGA控制的步进电机细分驱动技术。步进电机的两相绕组电流按正弦和余弦规律变化,正弦/余弦表格嵌入FPGA中,实现了恒转矩细分驱动,提高了步进分辨率,细分数可达256,步进电机运行平稳,定位精确;利用MCU设定步进电机的转速、转向、细分数、通讯地址和波特率等,这些参数在LCD上显示,并由RS485串口通讯构成监控系统,特别适用于实时控制系统。

两相混合式步进电机高性能闭环驱动系统设计

在研究传统步进电机开环细分驱动与控制算法的基础上,提出了一种带编码器步进电机超前角控制的“位置+电流”闭环驱动方案。传统开环细分驱动方案给定的电流相位角与转子位置无关,而此闭环驱动方案使用编码器检测转子实际位置,并计算位置误差、速度误差信息以实时调整电流细分给定的电流相位角,从而更好地改善步进电机在不同转速下的工作性能。采用TI公司高性能处理器TMS320F28069作为主控单元,IR2104S、IRF540作为功率驱动电路,搭建步进电机位置闭环实验平台,并对不同转速的电流以及位置精度进行测试。实验结果表明,该闭环驱动方案可以很好地改善步进电机低速抖动与高速失步的问题,在60~1200 rpm转速范围可以很好地工作,位置精度控制在10个脉冲内,达到了传统伺服电机的水平,具有较好的市场应用价值。

用于开发车辆MCU的变参数电机硬件在环测试方法

分析了电机驱动控制器硬件在环(HIL)仿真技术的关键点,基于NI平台和OPAL-RT电机和电力电子仿真工具包建立了完整的用于开发、测试和验证车辆微控制单元(MCU)的HIL仿真测试系统,功能涵盖试验配置和管理、模型自定义、非线性特征定义和在线调参等。详细介绍了试验中各部分模型的建立方法。结合电机标定测试工况,分别基于电机定参数模型和变参数模型进行仿真测试。测试结果表明,变参数电机模型的试验结果与真实台架的测试结果近似,误差小于15%。通过软件故障注入功能,方便地实现了功率管失效、桥臂直通和相间短路等电气故障注入测试。

基于单片机电动阀门控制系统设计研究

针对传统燃气阀控制方式的不足,提出了单片机结合电动执行机构的解决方案。该方案设计了一种用于手/电控制方式切换的离合结构,解决了传统阀门只能手动控制的问题。在此基础设计了电动阀门控制系统。该系统以步进电机为执行机构,BF7615BM44为主控模块,结合L6219驱动模块,UKS58K位置检测模块,触控按键输入模块和LED显示模块,实现阀门自动复位,挡位显示,蜂鸣警示功能。大大降低了燃气灶使用过程中忘记关火造成的风险。提高了燃气阀门的安全性能。

微型永磁式爪极步进电机控制系统设计与实现

为实现对直径在5 mm左右的永磁式爪极步进电机的驱动控制。基于STM32F103C8T6主控芯片和TMC2660驱动芯片,设计了一套针对该电机的运动控制系统。控制芯片和驱动芯片之间利用SPI通信,实现对步进电机驱动电流、运动方向以及细分的设置。上位机基于CAN2.0通信协议完成对驱动器的参数修改配置,并且实现正反转、停车、定位以及回零等功能。利用S曲线控制算法,在细分的基础上对步进电机运动进行控制,实现电机的平滑启动与停止。经过实验验证该控制系统能够实现对微型爪极永磁式步进电机的运动控制,细分驱动可有效提升电机电流的正弦性。

民航维修工具智能取送车设计

该设计将研制一款基于互联网和物联网的智能化工具管理及选取系统。该设计是以STM32F407为主控芯片的智能搬运车。基于摄像头模块采用模板匹配,对所需工具实行精准识别,控制多自由度机械臂对目标物体实行抓取,通过无线模块控制来完成物资搬运的任务。节省物资选取搬运时间、提高工作效率,而且在很大程度上简化工作的流程,优化物资搬运的工作方式,提高机场效益,实现自动化柔性化发展。

电子技术课程实验案例设计——以步进电机为例

步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求与日俱增,在各个国民经济领域有重要应用价值。步进电机在生产生活和工程实践中已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机与交流电机一样可在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。通过对步进电机的原理、控制电路的设计和制作进行详细阐述,以期培养学生整体电路设计、调试和分析能力,以及工程案例实践、总结和归纳等能力。

步进电机模糊PID闭环控制系统仿真研究

对步进电机在PID控制和模糊PID控制下进行了仿真研究。结合Simulink,首先对步进电机进行数学模型分析,说明了模糊PID在步进电机闭环控制中的必要性;步进电机在运动中输出转矩惯性偏大会引起电机振荡问题,为了提高系统的精度,利用"正弦阶梯波"细分控制方法设计了步进电机PID闭环控制器及步进电机模糊PID闭环控制器,并对不同控制下的系统响应情况进行仿真和分析。仿真实验表明,应用模糊PID闭环控制方案较普通PID方案在给定位置下反应更加迅速、效果更好。

基于FPGA的步进电机驱动控制系统设计

针对步进电机启动时会造成丢步、停止时会发生过冲的问题,提出了一种采用FPGA实现步进电机速度控制的方法,建立了步进电机驱动控制系统。该系统采用"软启软停"算法实现步进电机速度控制,可防止丢步和过冲,提高工作频率;并且实现步进电机上电复位功能和掉电检测功能,可防止上电误操作。整个系统通过网络进行通信,实现了网络化管理。最后将此步进电机驱动控制系统应用于光学系统中,应用结果表明了该方法的可行性。

基于FPGA的步进电机细分驱动器的设计

在研究步进电机细分驱动原理的基础上,提出了一种采用FPGA芯片实现步进电机恒转矩细分驱动的方法。利用FPGA芯片中的嵌入式阵列块(EAB)构成LPM_ROM来存储步进电机各相细分电流的数据,并把斩波控制电路集成到FPGA内部,从而提高了系统的集成度和稳定性。微控制器只需提供细分数等参数,就能精确控制步进电机的运行,所以该设计特别适用于某些实时控制场合。

基于STC单片机的多电机驱动平台系统设计

针对"制造工程综合实践"课程,开发出一套多电机驱动平台系统,用于典型机械系统模型的装配、测试。该平台电路部分采用STC89C52单片机进行控制,包括稳压、滤波、功率放大等,能实现多台直流电机和步进电机的正反转、调速、步进控制,同时具有红外遥控功能。该平台提供了一个开放式的编程环境,为机电教学中的装配、测试提供了一个可扩展的实验教学平台。

基于带PWM模块单片机的步进电机细分驱动技术

本文以两相双极式步进电机为例,介绍了一种利用单片机自带的PWM模块实现步进电机细分驱动的方法。该方法充分利用单片机的PWM硬件资源,通过配置硬件PWM模块,产生占空比不同的方波,在电机线圈内产生近似正弦波的阶梯型电流。与常用的恒频脉宽调制方式相比,该方法不需要D/A转换器和锯齿波发生器,不仅有利于简化电路和节约成本,而且能提高细分精度和电机运行平稳性,适用于需要精密控制的仪器仪表。

基于Arduino的3D打印机热床自平衡调节设计

针对3D打印机热床人工手动调节步骤繁琐及精度低的问题,提出一种自动平衡调节的方法,并设计了调平装置。此调平装置以Arduino mega 2560为主控模块,使用步进电机作为调平动作单元,结合螺杆传动,实现打印机热床平台的平衡调节;使用接触式限位开关,实现热床平台下降原点的定位;通过测试的方法编写校正路径程序,以模拟打印的方式实现3D打印设备与调平装置的协同工作。实验表明,采用的细分驱动可实现步距角为0.112 5°微调,大大提高了3D打印机热床平衡调节的精度;使用双重滤波的方法实现了通信脉冲序列的有效计数,并从软件层面解决了步进电机的抖动问题。

一种高性能的步进电机运动控制系统设计

文中介绍了一种应用于舞台电脑灯控制系统的高性能步进电机运动控制系统,以及步进电机的细分驱动原理和自适应调速算法。使用细分驱动可以显著地减小步进电机的低频振动;使用自适应调速法,可以在保证系统的实时响应性的前提下,实现不同运行状态间的平滑过渡。

基于FPGA步进电机驱动控制系统的设计

通过对步进电机的驱动控制原理的分析,利用Verilog语言进行层次化设计,最后实现了基于FPGA步进电机的驱动控制系统。该系统可以实现步进电机按既定角度和方向转动及定位控制等功能。仿真和综合的结果表明,该系统不但可以达到对步进电机的驱动控制,同时也优化了传统的系统结构,提高了系统的抗干扰能力和稳定性,可用于工业自动化、办公自动化等应用场合。

两相大功率步进电机驱动控制电路设计

单片机结合电机专用控制芯片L297组成两相步进电机逻辑电路,控制大功率MOSFET管组成的H桥驱动电路,并采用IR2110驱动功率管的栅极,简化了功率驱动线路。驱动电路实现了大功率恒流斩波驱动,同时采用细分控制方式,提高了控制精度;可用于大功率的自动化设备中。

步进电机模糊控制技术的研究

介绍一种应用于步进电机驱动控制的自调整ＰＩＤ模糊控制器。实验表明，应用模糊控制技术，改善了步进驱动系统的动静态特性，提高了系统的鲁棒性和控制精度。

步进电机的单片机控制设计分析

步进电机是一种将脉冲信号转换为相应角位移的执行元件,在工业控制领域应用广泛。本文介绍了步进电机的控制原理,详细论述了采用单片机的控制方法,并以35BY48L02步进电机为例,分析设计了单片机的硬件接口电路及步进电机的软件控制方法。该设计具有通用性,对于不同步进电机,可以通过修改相应的电路及相关程序实现,提高了系统控制的灵活性。

基于FPGA的步进电机控流细分驱动系统

以Cyclone IV为核心,用两片IR2136驱动五相逆变器桥臂的功率器件。研究电流可控的步进电机细分驱动电路及方法,实现对五相步进电机五相八十拍的细分驱动,步进角达到0.09°。电流反馈信号来自ADS7890的电流采样信号,对因电机堵转、失步所引起的过流进行闭环控制。理论分析说明,该驱动电路能够提高步进电机的精度和性能,方法可行、有效。

两相混合式步进电机恒转矩细分驱动技术研究

针对电流控制的二相混合式步进电机,给出了一种基于单片机、D/A转换器和其它专用集成芯片的SPWM恒转矩细分驱动方案,详细阐述了各部分的工作原理和各功能的实现方法。经测试说明该方案实用,效果良好。