基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计.pdf

摘要
本课题采用比普通单片机快十多倍的单片机,设计了基于
控制的直线步进电机驱动控制系统,扩大了细分度和速度的可调节范围。
在控制策略上,依据直线步进电机力一速特性和动力学方程,推导了直线步进电
动机理想的升降速控制曲线,实现了指数规律的升降速控制,使系统具有良好的动态
特性,解决了点位控制中的失步和直线步进电机行程末端的机械冲击问题采用等
幅均匀细分控制技术,有效地克服直线步进电机低频振动,提高了电机在中、低速
运行时的性能,提高了系统的分辨率,减小了噪音采用具有恒流斩波功能的专用
驱动芯片,使直线步进电机绕组电流恒定,电机运行更加平稳。
完成了单片机和结合的硬件电路设计,用汇编语言编写直
线步进电机定位、匀速往返和加减速三种运行方式控制程序。实现了对直线步进电
机的启停、定位、调速及正反向运行的控制。最后在四一样机上进行了测试,
实验结果满足设计要求。
该驱动控制系统可做为步进电机本体研发的配套设备,通过修改软件参数也可
推广应用于其他步进电机的驱动控制,具有较好的应用前景。
关键词直线步进电机均匀细分指数升降频单片机
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内蒙古农业大学
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论文作者。刘畴
指导教师签名帆姗玫
日期招邺主立览堂乡
内蒙古农业大学硕士学位论文
引言
直线步进电机是步进电机家族中近年来发展较快、具有广阔应用前景的重要一
员,它能将输入的电脉冲信号直接转换成相应的微步直线运动。直线步进电机是旋
转步进电机电磁拓扑的变种,由于省去了旋转类步进电机必需的丝杠和链条等机械
转换装置,结构大为简化,在需要直线驱动的场合从定位精度、工作效率和能源节
约等方面显示出愈来愈明显的优势。随着微机技术和集成电路的发展、直线步进电
机本体的日臻完善、驱动控制技术的不断提高以及直线运动应用领域的逐渐增多,
直线步进电机正朝着其它直线运动驱动装置不能满足和使用旋转电机有困难的领域
发展,直线步进电机的发展前景将更加广阔。
直线步进电机的发展及应用
国外发展概况及应用
步进电机最早在年代由英国人开发图。它的原始模型起源于年至
年间, 年前后开始以控制为目的的尝试应用于氢弧灯的电极输送机构中,这被
认为是最初的步进电动机阁。在近年间,步进电动机迅速地发展并成熟起来,从
发展趋势来讲,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,
成为电动机的一种基本类型’
年,惠斯登切开始提出并试制了略具雏形的直线电动机,但没
有成功。年美国的惋电气公司以研直线电动机为动力,首先
研制成功名为“”的电力牵引飞机弹射器。它的试验成功,使直线电动
机的优点受到重视。
直线步进电机随着步进电机和直线电机发展起来,虽然它的发展历史短,但由
于其自身的优越性,应用领域很广泛。直线步进电机的主要应用领域为绘图仪、打
印机、软盘驱动器等计算机外围设备,如美国惠普公司生产的一绘图仪和毗
公司生产的高速打印机以及计算机磁盘的磁头驱动均采用直线步进电机直线步进
电机在数据设备、情报设备中也有广泛应用另外,日本正在进行将直线步进电机
做为人工心脏动力源的研究工作,从而将直线