兩相混合式步進電機高性能閉環(huán)驅(qū)動系統(tǒng)研究.pdf

1、兩相混合式步進電機因其控制簡單、定位精確、成本低等優(yōu)點而廣泛應用于工業(yè)和消費電子領域。步進電機的控制在傳統(tǒng)應用場合下大多以開環(huán)控制為主，其主要存在低頻振蕩、轉(zhuǎn)速不高、帶載能力差、失步等缺點。近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)應用的不斷發(fā)展，人們對步進電機的應用場合提出了越來越高的要求，追求更高精度和動態(tài)響應以及提高高速帶載能力成為新的研究熱點。因此深入研究步進電機控制系統(tǒng)以提高其控制性能具有實際的工程意義和理論意義。
　　首先，本文在深入研究步

2、進電機的運行機理和永磁交流伺服系統(tǒng)閉環(huán)控制機理的基礎上，推導了其在dq坐標系下的數(shù)學模型，確定了閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理框圖;通過分析雙H橋逆變器拓撲結(jié)構(gòu)設計了一種上下橋臂互補導通、對角橋臂同時導通的控制方式，并基于此借鑒了三相空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方式，重新推導了基于雙H橋逆變器的空間電壓矢量脈寬調(diào)制方法，同時設計了積分分離PI調(diào)節(jié)器，引入了以電流環(huán)/速度環(huán)為內(nèi)環(huán)和位置環(huán)為外環(huán)的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，最終形成兩相混合式步進電機高性能閉環(huán)

3、驅(qū)動系統(tǒng)。
　　其次，為了驗證方案的可行性?；贛atlab/Simulink建立了閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真模型，該仿真模型中包括積分分離PI調(diào)節(jié)器模型、電機模型、Park變換及其反變換、SVPWM模型等模型，其中SVPWM模型和積分分離PI調(diào)節(jié)器模型主要采用的是M語言實現(xiàn)的;并同時從多個方面對該系統(tǒng)模型進行了仿真分析，最終論證了本文設計方案的可行性。
　　然后，結(jié)合本文控制算法設計了驅(qū)動系統(tǒng)的硬件。該硬件包括控制核心及其外圍電路

4、、雙H橋逆變電路、PWM隔離驅(qū)動電路、電流采樣和過流保護電路、外部信號輸入輸出電路和通訊電路等電路，其中控制核心采取的是TI公司生產(chǎn)的DSP芯片。同時，因電路安全的重要性，基于仿真軟件multisim對電流采樣和過流保護電路進行了仿真，結(jié)果表明其能夠?qū)崿F(xiàn)保護功能。
　　最后，以模塊化的思想利用C語言編寫了兩相混合式步進電機高性能閉環(huán)驅(qū)動系統(tǒng)控制程序，其中包括了轉(zhuǎn)子初始定位程序、電流的模數(shù)轉(zhuǎn)換程序、SVPWM算法程序、積分分離PI程