基于步进电机的DSP控制毕业论文

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1、1绪论1.1选题背景步进电机是一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件，与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点，广泛运用于数控机床、机器人、自动化仪表等领域。随着计算机技术的发展，特别是DSP芯片的出现，开创了步进电机控制的新局面。用DSP控制的步进电机不仅减小了控制系统的体积、简化了电路，同时进一步提高了电机控制的精度和控制系统的智能化，从而逐步实现控制系统的嵌入式。基于DSP的步进电机控制技术在九十年代时期得到了较大发展，主要应用在工业、航天、机器人、精密测量等领域。数控机床、跟踪卫星用电经纬仪在采用了步进电机技术后，大大提高了

2、控制与测量精度，这样就使步进电机伺服系统的应用前景更加广阔。DSP控制器的技术水平主要体现在三个层面：硬件方案、核心控制算法以及应用软件功能。国内步进电机控制器所采用的硬件平台和国外产品相比并没有太大差距，有的甚至更加先进。与欧美发达国家相比，国内控制器的差距主要体现在控制算法和二次开发平台的易用性方面。以四相反应式步进电机为执行部件的控制系统是一个典型的机电一体化系统，它不仅具有开放性、灵活性、可靠性并且具有较高的精度。它可以作为机电一体化的实验平台，满足了现代运动控制技术研究和实验的需要。同时本系统也可以作为数控系统的开发工具。1.2步进电机的发展及应用1.2

3、.1步进电机的发展步进电机也称脉冲电机或阶跃电机，国外一般称为Stepmotor或Steppingmotor，Pulsemotor,Stepperservo，Stepper等等。65目前，随着电子技术、控制技术以及电动机本身的发展和变化，传统电机之间分类的界面越来越模糊。步进电机的工作过程为，每输入一个脉冲信号，则改变一次励磁状态使转子转过一定角度，若没有脉冲信号输入，则转子保持在某一位置静止不动。因此，步进电机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电机，也可看作是在一定频率范围内转速与控制频率同步的同步电机。步进电机工作的机理是基于最基木的电磁铁作用，其原始模型起源

4、于1830年至1860年间。1870年前后开始以控制为目的进行尝试，应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电机。不久又在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中广泛使用。20世纪60年代后期，步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生，而半导体技术的发展则推动了步进电机在众多领域的应用。在近30年间，步进电机迅速的发展并成熟起来。从发展趋向来讲，步进电机已经能与直流电机、异步电机，以及同步电机并列，从而成为电动机的一种基本类型。我国步进电机的研究及制造起始与上世纪50年代后期。从50年代后期到

5、60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。这些产品以多段结构三相反应式步进电机为主。70年代初期，步进电机的生产和研究有所突破。除反应在驱动器设计方面的长足进步外，对反应式步进电机本体的设计研究也发展到一个较高水平。70年代中期至80年代中期为产品发展阶段，新品种高性能电机不断被开发。自80年代中期以来，由于对步进电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电机及其驱动电路作为产品被广泛使用。1.2.2步进电机的应用65步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一。由于其结构简单、价格低廉、定位方便、易于控制、无积累误差和计算机

6、接口方便等优点而广泛应用在各种自动化控制系统中。它最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要A／D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的经济型数控机床的执行元件。早期的步进电机输出转矩比较小，无法满足需要，在使用中和液压扭矩放大器一同组成液压脉冲马达。随着步进电机制造技术及电子技术的发展，步进电动机已经能够单独在系统上进行使用，成为了不可替代的执行元件。比如步进电动机用作数控铣床进给伺服机构的驱动电动机，在这个应用中，步进电动机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。步进电机也可以作为数控蜗杆砂轮磨边机同步系统的驱动电

7、动机。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以并用在其他的机械上比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。1.3课题研究内容本课题的研究内容是使用DSP控制步进电机，实现步进电机的驱动，构成控制系统。其主要内容是：1、了解DSP（DigitalSignalProcessor）和步进电机的组成和原理。2、完成DSP控制步进电机系统的软硬件设计，其中主要包括：（1)设计DSP控制

8、步进电机的