高精度高精度步进电机控制系统研究

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1、目录高精度高精度步进电机控制系统研究1摘要1ABSTRACT2第一章前言31.1高精度步进电机的概述31.2高精度步进电机的特征41.3高精度步进电机驱动系统概述51.4国内外研究概况及发展趋势61.5课题研究的主要内容71.5.1研究内容71.5.2论文安排7第2章高精度步进电机及其工作原理82.1高精度步进电机的结构特点82.2高精度步进电机的基本工作原理82.3高精度步进电机的控制特点82.3.1转矩矢量分析92.3.2绕组通电方式92.3.3步距角的控制102.4高精度步进电机的运行特性102.4.1静态运行状态102.4.2步进运行状态11第3章高精度步进电机驱动系统133

2、.1高精度步进电机驱动系统简介133.2高精度步进电机驱动器的特点133.3高精度步进电机相绕组的电气特性143.4高精度步进电机的驱动电路分类和性能比较143.4.1双极性驱动器与单极性驱动器143.4.2单电压驱动方式16493.4.4斩波恒流驱动173.4.5调频调压驱动183.5高精度步进电机的细分驱动183.5.1细分驱动原理183.5.2细分驱动的特点183.5.3恒转矩等步距角细分193.6正弦脉宽调制技术原理及其控制方式223.6.1脉宽调制技术(P姗)的基本原理223.6.2三相SPWM电路构成和工作原理233.6.3SPWM的调制方式243.6.4电流追踪型PWM

3、控制25第4章系统架构与硬件电路的实现284.1整体硬件结构284.2系统硬件电路设计294.2.1单片机控制电路294.2.4脉宽调制电路334.2.5IR2130电路364.2.6开关电源电路374.2.7高精度步进电机显示和键处理电路384.3硬件电路板的制作38第5章系统软件设计405.1系统软件总体结构405.2系统开发软硬件环境405.3高精度步进电机控制主程序设计415.4高精度步进电机细分驱动程序设计425.5高精度步进电机显示和键处理程序设计43参考文献47致谢4949高精度高精度步进电机控制系统研究摘要细分驱动技术是一种能有效改善高精度步进电机低频特性和提高步进精

4、度的驱动技术。广泛应用于对工况要求较高的场合，尤其在一些要求高精度、低噪音、低振动的系统中，细分驱动成为高精度步进电机驱动的首选驱动技术。本文先介绍了三相高精度步进电机的结构和工作原理，然后在对高精度步进电机细分驱动技术、PWM逆变技术以及单片机研究的基础上，分析了细分驱动对于改善高精度步进电机运行性能的作用，论述了正弦波细分驱动可以实现等步距角、等力矩均匀细分驱动的原理，提出了一种基于正弦电流细分和电流追踪型脉宽调制(PWM)的细分驱动技术，该方案中正弦电流细分技术基本上克服了传统高精度步进电机低速振动大和噪音大的缺点，减小发生共振的几率。文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的

5、实现都做了详细的介绍。最后本文又通过实验对这个系统的可靠性和步进精度进行了测试，实验结果表明该系统能够满足用户的定位精度要求，有效的抑制了运行噪声和机械振动。同时由于该系统实现了恒力矩细分驱动，从而提高了系统的可靠性，降低了成本，具有较强的实用性。关键词:单片机正弦脉宽调制高精度步进电机细分驱动49Researchonhigh-precisionsteppermotorcontrolsystemABSTRACTThesteppermotor’smicro-steppingdriverisakindofdrivingtechnologythatcanefectivelyimprovet

6、hestepprecisionandcharacteristicoflowfrequency.Itismostlyusedwhentheequipmentsrequierhigh-precision,lownoiseorlowvibrationsystem,anditisbeingamoreandmorepopulardrivingtechnology.Inthispaper,theworkingprincipleandconfigurationofthree-phasehybridStepperareintroduced,thenbasedontechnologiessuchass

7、teppermotorcontroller,PWMinverterandmicrocontroller.Weanalysistheusingofmicro-steppingdrivingtechnologytoimproveoperationalperformance,discusstheprinciplesofSPWMinverterforsteppermotorwithinvariabletorquemicro-steppingdriver,andpr