基于FPGA的自動液體分析儀步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、液體樣本分析儀器是基于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的一種醫(yī)學(xué)、生物實驗設(shè)備。為了達(dá)到良好的控制效果，控制系統(tǒng)對步進(jìn)電機(jī)的位置精度要求高，如何減少步進(jìn)電機(jī)的振動、失步、噪音等問題是的系統(tǒng)控制研究難點。本文在研究國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域資料的基礎(chǔ)上，給出了一種基于FPGA的自動液體樣本分析儀步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過生成高頻的PWM信號實現(xiàn)可變細(xì)分、可變力矩等功能。由于液體樣本分析儀器是集上位機(jī)、數(shù)據(jù)庫、機(jī)械結(jié)構(gòu)、下位機(jī)、電機(jī)驅(qū)動等多領(lǐng)域知識和機(jī)構(gòu)的匯總，本文主

2、要研究自動液體樣本分析儀中的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)部分。
　　針對系統(tǒng)的要求，通過對步進(jìn)電機(jī)運行特性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，給出了一種新型步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng):結(jié)合STM32(MCU)、FPGA和增量型編碼器構(gòu)成了一個完整的運動控制平臺。平臺采用FSMC接口實現(xiàn)MCU和FPGA之間的通訊;采用閉環(huán)控制確保步進(jìn)電機(jī)按照指令精確運行;系統(tǒng)的核心脈寬調(diào)制模塊分為可變細(xì)分控制邏輯與可變力矩控制邏輯:可變細(xì)分控制邏輯根據(jù)實時的速度信號輸出不同的細(xì)分?jǐn)?shù)，

3、轉(zhuǎn)速低時細(xì)分高，轉(zhuǎn)速高時細(xì)分低，這種結(jié)構(gòu)很大程度上克服了步進(jìn)電機(jī)的低頻振蕩以及失步現(xiàn)象并加快了系統(tǒng)的高頻響應(yīng)速度;可變力矩控制邏輯通過限制低頻時力矩的輸出克服了力矩突變導(dǎo)致的振蕩，提升高頻時的輸出力矩，改善了系統(tǒng)的頻矩特性;驅(qū)動模塊采用LV8729驅(qū)動板以及基于LMD18200的驅(qū)動電路，其中LMD18200驅(qū)動是自主設(shè)計的一種新型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動邏輯。
　　實踐表明，采用FPGA+MCU相結(jié)合的控制方法和LMD18200新型驅(qū)動方