资源描述：
《基于FPGA的两相步进电机细分驱动器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、·30·仪表技术2009年第1期基于FPGA的两相步进电机细分驱动器设计121安立宇,赵曙光,杜丘(1.东华大学信息科学与技术学院,上海201620;2.东华大学数学化纺织服装技术教育部工程研究中心,上海201620)摘要:采用步进电机驱动的机构中,为了提高定位精度,文章提出了一种高性能的步进电机细分控制系统设计,该系统由FPGA和专用集成电路IXMS150PSI构成,在FPGA中嵌入Cos/Sin表,通过查表控制步进电机两项绕组电流,实现了高精度的步进电机细分控制系统,提高了步进电机的运行精度,消除了低速震荡现象,该系统可用于机器人,打印机和光学平台等精密位置控制
2、系统。关键词:步进电机;细分;FPGA中图分类号:TM930文献标识码:B文章编号:1006-2394(2009)01-0030-03DesignofTwo2phaseMicrosteppingDriverBasedonFPGA121ANLi2yu,ZHAOShu2guang,DUQiu(1.CollegeofInformationScienceandTechnology,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China;2.DigitalTextileandGarmentTechnologyEngineeringResearchCent
3、erfortheMinistryofEducation,Shanghai201620,China)Abstract:Ahighperformancesystemforsteppermotorcontrolinamicrosteppingmodeispresented,whichwasdesignedandperformedwithFPGAandhigh2performeddedicatedintegratedcircuitsIXMS150PSI.Byapplyingcos/sinlook2uptableinFPGA,themicrosteppingcontrolsy
4、stemcanbeachieved,whichimprovesthepositioningaccuracyandeliminateslowspeedrippleandresonanceeffectsinasteppermotorelectricaldrive.Thesamemicrosteppingsystemisidealforrobotics,printers,X-Ytablesandcanfacilitatetheconstructionofverysophisticatedpositioningcontrolsystem.Keywords:steppermo
5、tor;microstep;FPGAia=Im·cosα1细分驱动原理(1)ib=Im·sinα细分驱动可以保留步进电机开环控制的优点,减→则合成电流矢量i,小步进电机步距角,消除步进电机低频振荡。细分控→-πImImjαj-αjαj-αj制时,步进电机的每一整步,被分成了若干小步。两相i=ia+ibe2=(e+e)+(e-e)22j混合式步进电机简化结构图如图1所示,步进电机的=Ie-αj(2)m电角度为90°,则通入的电流相位也应相差90°,当步这是一个以Im为幅值,-α为幅角的矢量,每当α进电机的两相电流按式(1)变化时,式中α=90°×s,n变化时,则合成矢
6、量转过一个相应的角度,且幅值大小n保持不变,实现了恒力矩,均匀步距角的细分驱动。利为细分数,s为步数,用式(1)可得到n细分后两相的电流数据,量化后制成表存入ROM,步进电机运行时,只要从表中取出与步数相对应的电流数据送入控制电路中即可实现对步进电机相电流的控制,达到细分步距角的目的。使用细分驱动模式,用正弦波代替矩形脉冲,理论上可以将步距角无限细分,由于正弦电流取代了矩形电流,减小了每步间的振动,电机平滑运行,改善了步图1两相混合式步进电机简化结构图进电机低速运行特性,避免了振动问题。细分驱动时收稿日期:2008-10作者简介:安立宇(1979—),男,硕士研究生
7、,研究方向为嵌入式系统设计。2009年第1期仪表技术·31·给步进电机加特定的相电流,每一个整步被细分为若PWM和保护电路。干个微步,整步运行所需的相电流和电流矢量如图2(3)全桥电路在PWM控制芯片的控制下驱动电所示,四细分时所需相电流和电流矢量如图3所示。机运转。(4)D/A转换电路,将FPGA端口cos/sin输出的8位数字信号转换成对应的正弦或余弦模拟电压信号。(5)在H桥电路上加电阻,采样电机相电流,作为IXMS150的电流反馈输入。细分驱动系统根据用户的输入,FPGA生成相应的控制信号,读取ROM中的两相绕组的细分电流参图2整步模式相电流波形和电流矢
