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多细分混合式步进电机驱动器的研究与设计
资料介绍
步进电机是机电控制元件组件,是广泛应用的一种电机。步进电机的运行需要驱动器的驱动,驱动器把控制步进电机的电脉冲信号转化为步进电机的角位移信号,步进电机的角位移量、速度和加速度可通过控制脉冲的个数和频率实现。因此,步进电机的运行与驱动器性能有密切关系。
传统的步进电机驱动器主要存在振荡、噪音和丢步现象,为满足不同类型步进电机的驱动要求,配套的驱动器品种繁多,通用性差。随着功率电子器件和高速微处理器的发展,步进电机细分控制技术朝着数字化、智能化、通用化方向发展。
在数字化控制方案中,单片机及专用的DSP一直占据主导地位。近年来,随着ARM芯片的出现和迅速发展,具有高性价比的ARM芯片在高速实时处理能力,丰富的片上资源和人性化的嵌入式软件上具有明显的优势。本文在研究混合式步进电机细分控制技术原理的基础上,设计实现一种以嵌入式ARM控制器(LPC2478)和功率模块为核心的两/三相混合式步进电机驱动系统,包括硬件设计,软件实现和性能实验。本文设计的驱动器有多种细分方式和操作界面,并且支持两类步进电机,一定程度上扩大了通用性。
文中首先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理,在此基础上对多细分混合式步进电机驱动器进行了详细论述,对控制器中的脉宽调制(PWM)技术做了进一步分析说明。提出了一种开环控制方案。对驱动控制系统和实验平台的软硬件做了详细介绍,给出了硬件结构框图及软件程序流程图,最后对驱动控制系统进行了综合测试。实验表明,驱动控制系统运行时减弱了混合式步进电机的低速振动和噪声,电机运行平稳,运用在控制平台上性能良好。
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