基于FPGA的步进电机加减速控制器的设计

基于FPGA的步进电机加减速控制器的设计基于 FPGA 的步进电机加减速控制器的设计
2009-05-05 08:06:02 作者：黄楚芳 陈鸿 来源：山西电子技术

关键字：加减速控制 FPGA VHDL 步进电机 0 引言 几十年来，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展，为步进电机的应用开辟了 广阔的前景。 由步进电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。 此外，步进电机还广泛应用于诸如打印机、雕刻机、绘图仪、绣花机及自动化仪表等。正因 为步进电机的广泛应用， 对步进电机的控制的研究也越来越多， 在启动或加速时若步进脉冲 变化太快，转子由于惯性而跟随不上电信号的变化，产生堵转或失步；在停止或减速时由于 同样原因则可能产生超步。为防止堵转、失步和超步，提高工作频率，要对步进电机进行升 降速控制。本文介绍一个用于自动磨边机的步进电机升降速控制器，由于考虑了通用性，它 可以应用于其他场合。 从步进电机的矩频特性可知，步进电机的输出转矩随着脉冲频率的上升而下降，启动 频率越高，启动转矩就越小，带动负载的能力越差，启动时会造成失步，而在停止时又会发 生过冲。 要使步进电机快速的达到所要求的速度又不失步或过冲， 其关键在于使加速过程中 加速度所要求的转矩既能充分利用各个运行频率下步进电机所提供的转矩， 又不能超过这个 转矩。因此，步进电机的运行一般要经过加速、匀速、减速三个阶段，要求加减速过程时间 尽量的短，恒速时间尽量长。特别是在要求快速响应的工作中，从起点到终点运行的时间要 求最短，这就必须要求加速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。而以前升速和降速大 多选择按直线规律，采用这种方法时，它的脉冲频率的变化有一个恒定的加速度。在步进电 机不失步的条件下， 驱动脉冲频率变化的加速度和步进电机转子的角加速度成正比。 在步进 电机的转矩随脉冲频率的上升保持恒定时， 直线规律的升降速才是理想的