步进电机的运动控制系统及其应用

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1、驱动控制步进电机的运动控制系统及其应用李峻李学全胡德金’上海交通大学(上海)$$$*$+,-./0012345267689:;275-.<65267=675>6168:5.0027?<656>@ABCD@AECFGCHDICJFKAD’LMNOPMNQRQNSTSOPUOQVWXYQZ[(LMNOPMNQ)$$$*$+摘要]基于^L_的步进电机运动控制系统采用冲输出频率和脉冲输出数(实现步进电机的速度和了闭环控制方式提高系统的控制精度‘品质(同时采用位置定位c但是(这种方案中微处理器所需的周边a_b^简化硬件结构‘提高系统的稳定性和可靠性(整个系器件较多(对整个系统的稳定性‘可靠性有较大

2、影统在实时性和灵活性等性能上都有很大的提高c此外(该响(同时在某些控制场合(其程序处理速度也成为文对步进电机的变速控制也作了分析c制约提高系统实时控制性的一个瓶颈c关键词]步进电机运动控制^L_a_b^本文采用^L_’^QPQZNrLQPONr_XSqWYYSX+作为中图分类号!,435]nOZMQYoNoWX(NpSZQSOqSOZXSrpSstrWa_b^’aSporW~_XSPXNppNurWbSPQq^WVQqW+(设uNYWsSO^L_QYsW

3、YQPOWsvTMQYpSstrWNsSoZYqrSYWirSSo计了步进电机的数字运动控制系统c整个系统选用qSOZXSrZSWOMNOqWZMWNqqtXNq[NOsoWXwSXpNOqWSwZMW器件少(在实时性和灵活性等性能上都有很大的提Y[YZWpNOstZQrQxWYa_b^ZSYQporQw[ZMWYZXtqZtXWSwZMW高(有利于步进电机的运动控制cMNXsyNXWY[YZWp(ZMtYXWQOwSXqWYZMWYZNuQrQZ[NOsXWrQNuQrQZ[SwZMWY[YZWpvnONssQZQSO(ZMQYoNoWXNrYSk步进电机的运动控制系统结构NONr[xW

4、YZMWqSOZXSrSwYoWWsqMNOPWSwZMWYZWooQOPkvf^L_与a_b^简介pSZSXvz.{

5、6>}m]YZWooQOPpSZSXpSZQSOqSOZXSr^L_芯片(也称数字信号处理器(是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器c^L_sQPQZNrYQPONroXSqWYYSX’^L_+qSporW~oXSPXNppNurWrSPQqsWVQqW’a_b^+芯片一般均采用特殊的软‘硬件结构(其内部的程序空间和数据空间分开(可以同时访问指令和数f前言据c并且拥有快速的中断处理和硬件n$%支持(具作为一种数字伺服执行元件(步进电机具有结有在单周期内操作的多个

6、硬件地址产生器(可以并构简单‘运行可靠‘控制方便‘控制性能好等优点(行执行多个操作(片内具有快速&’((通常可通广泛应用在数控机床‘机器人‘自动化仪表等领域c过独立的数据总线在不同数据块中同时访问c由于不仅在开环伺服系统(而且在闭环以及半闭环的伺^L_芯片是软件可编程器件(因此具有通用微处服控制系统中步进电机的应用也越来越广泛(尤其理器具有的方便灵活的特点c同工业自动化控制中是在强调速度控制‘位置控制的伺服系统(例如数常用的!位或"&位单片机相比(^L_芯片具有更控设备中的刀具快速定位以及轮廓的定位跟踪系适合于数字信号处理的软件和硬件资源(可用于复统c为了实现步进电机的运动控制(较多采用的

7、一杂的数字信号处理算法c种方案是以单片机作为控制系统的微处理器(通过a_b^作为高密度的现场可编程逻辑器件(将一些大规模集成电路(如!)"*‘!)"#等来控制其脉可编程逻辑器件的概念扩展到更高层次的集成度范畴(a_b^可以根据需要定义成计数器‘比较器‘收稿日期!"###$%$&缓存器等逻辑器件(并能够将大量逻辑功能集成于万方数据步进电机的运动控制系统及其应用dj一个单片!"之中#减少系统所需元器件数目#同时机与主轴同步运行时的控制脉冲频率8"$%&还具有在系统可重复编程’!()*+,-.X步进电机的运动控制及其应用/-012314..5(36能力#在进行逻辑设计时具有更大的灵活性#如果要改

8、动逻辑结构#无需破坏$"7XBT应用板上的连线#只需修改可编程逻辑器件的内部连接目前研制的基于&)$的步进电机的运动控制关系即可8另外#采用"$%&进行设计实现后的时系统#用于中凸变椭圆活塞裙部时的车削加工系延特性是可以预测的#因此#它可以在开始设计之统8在此车削加工系统中#刀具的进给是通过步进前#就可以很精确地估计设计的性能8电机带动靠模来驱动#为实现车削加工活塞裙部的本文所用的&)$芯片为9!公司的椭圆截面并保证活塞