步进电机控制系统设计

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1、第19卷第15期电子设计工程2011年8月Vo1．19No．15E1ectronicDesignEngineeringAug．2011．．————．——步进电机控制系统设计花同(武警工程学院研究生37队．陕西西安710086)摘要：基于步进电机原理和单片机控制技术，进行了步进电机控制系统的硬件和软件设计。系统采用离散方法实现了精确控制步进电机的目的。单片机采用STC12C5624AD。在单片机与步进电机之间选用SH2034M型号步进电机驱动器。并在步进电机的转子上安装了霍尔位置传感器实现了步进电机控制系统的闭环控制。在软件上给出了步进电机

2、加减速速度控制算法流程图。实验表明所设计的控制系统具有控制精度高，稳定性好等优点，可应用于无人机器人系统中。关键词：单片机；细分驱动；升降速；离散控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1674—6236(2011)15—0013-03DesignofsteppingmotorcontrolsystemHUATong(The37teamofgraduatestudents，EngineeringCollegeofCAPF，Xi"an710086,China)Abstract：Basedonthesteppingmotorprin

3、cipleandsingle—chipmicrocomputercontroltechnology，hardwareandsoftwareofthesteppingmotorcontrolsystemhavebeendesigned．Systemusesdiscretemethodrealizingpurposeoftheprecisecontrolofsteppingmotor．MicrocontrollerusesSTC12C5624AD．Step—motordrivechoosesSH2034Mmodelbetweenthemicr

4、oeontmllerandstep·motor．Hallpositionsensorisinstalledinthesteppingmotorrotorrealizingthesteppingmotorcontrolsystemofclosed-loopcontro1．Thesoftwareispresentedondecelerationsteppermotorspeedcontrolalgorithmflowchart．Experimentsshowthatthedesignofcontrolsystemhasthehighcontr

5、olaccuracy，goodstabilityetc，andcanbeappliedintounmannedrobotsystem．Keywords：steppingmotor，microcontroller，subdivideddriving，discretecontrol步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移(或将以一个固定的角度旋转，如果对这个角度进行细分，那么线位移)的电磁机械装置【lJ。现在比较常用的步进电机包括反就可以实现对步距角的细分。由于励磁绕组通电之后产生磁应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进

6、电机通量正比于电流的大小。因而只要控制各个绕组的电流的大(HB)等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进小和方向就可以控制步进电机各个绕组产生的合磁场的大角一般为7．5。或15。；反应式步进电机一般为三相，可实现大小和方向。当步进电机工作在整步或半步时，只需对绕组进转矩输出，步进角一般为L5。，但噪声和振动都很大；混合式行正、反向通断电控制。工作在细分状态下就需要精确控制步进电机混合了永磁式和反应式的优点，分为两相和五相，流过绕组电流的大小。细分驱动技术主要是通过对步进电机两相步进角一般为1．8。而五相步进角一般为0．72。，这

7、种步的相电流进行阶梯化控制，使电机以足够小的单位步距角运进电机的应用最为广泛。步进电机具有以下优点：转矩大，惯行。从而减小步长和低频振动。提高电机的运行分辨率。通过性小，响应频率高；停止时有一定的自锁功能；定位精度高、对相电流的均匀细分就能使步距角均匀n细分，这是在相电可重复性好、无积累误差、控制简单、可用于开环控制。基于流与步距角之间为线性关系的前提下才能成立的。而实际以上优点，步进电机作为自动控制系统中的重要执行部件，上。由于步进电机磁化曲线本身的非线性和磁滞现象等因素已在许多工业控制系统中得到了应用。的影响，等分相电流并不能等分步距

8、角，而必须根据步距角和相电流的关系曲线，对各相电流加以控制和修正，才能实现1步进电机控制系统原理步进电机步距角的均匀细分。另～方面合成磁场的幅值决定1．1步进电机细分驱动原理了步进电机旋转力矩