步进电动机的微机控制【开题报告】

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1、毕业论文开题报告电气工程及自动化步进电动机的微机控制一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、步进电动机概要步进电动机属于DC驱动的同步电动机，它是纯粹的数字控制电动机。它是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。近30年来，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展推动了步进电动机的发展，为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。步进电动机主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，

2、如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表、和磁盘等等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备如打印机、绘图机等中亦有应用。步进电动机有如下的特点：步进电动机的的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此，当它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随性。由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能闭环数控系统。步进电动机的动态响应很快，易于启停、正反转及变速。速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。步进电动机只能通过脉冲电源

3、供电才能运行它不能直接使用交流电源和直流电源。步进电动机存在震荡和失真现象，必须对控制系统和机械负载采取相应措施。步进电动机自身噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。2、步进电动机的发展过程步进电动机的机理是基于最基本的电磁铁作用、其原始模型起源于1830年至1860年间。1870午前后开始以控制为目的的尝试、应用于氮弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电动机。此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电动机。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，在步进电动机本体方面随着水磁材料的发展，各种实用性步进电动机应

4、运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电动机在众多领域的应用。在近30年间．步进电动机迅速地发展并成熟起来。从发展趋向来讲、步进电动机已经能与直流电动机、异步电动机，以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。我国步进电动机的研究及制造起始于本世纪50年代后期。从50年代后期到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动机为主。70年代初期，步进电动机的生产和研究有所突破。除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对反应式步进电动机本体的设计研究发展到一个较高水平。70年代中期至80

5、年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。自80年代中期以来，由于对步进电动机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电动机及驱动器作为产品广泛利用。3、步进电机的分类步进电机在构造上有三种主要类型：反应式（VariableReluctance，VR）、永磁式（PermanentMagnet,PM）和混合式(HybridStepping,HS)。反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.5°、但动态性能差、效率低、发热大，噪声和振动都很大。永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的

6、极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步矩角小，但结构复杂、成本相对较高。这种步进电机的应用最为广泛，性能最好。4、微机控制技术  近年来，微机得到了广泛的应用，从自动控制、数值计算到信号处理各个领域，微机都发挥了积极的作用。对于老设备的改装控制、智能仪表和过程控制，都采用微机作为智能部件，用步进电动机作转换媒介，将微机的电信号转换

7、为机械动作，从而控制执行机构的移动方向、移动速度和移动距离。5、微机控制发展现状以及发展趋势现状：随着企业生产规模的逐渐扩大，对生产过程的自动化程度要求也越来越高，系统控制在向着更加复杂、可靠性以及精确性要求更高的方向发展。这就要求必须有更加先进的控制系统与之相适应。微机自从出现以来，便以其集成度高、功能强、体积小、功耗低、价格廉、灵活方便等一系列优点，广泛应用于国防、航空航天、海洋、地质、气候、教育、经济、日常生活的各个领域，并发挥着巨大的作用。现在微机的发展也促进了控制理论的发展。系统辨识、最优控制、自适应控制等理论的研究最终也只能借助于计算机

8、控制系统来实现。自动控制理论特别是现代控制理论本身的发展，又反过来推动计算机控制系统的应用和发展，促进工业生产自动化水平的