基于Simulink的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真.pdf

1、步進(jìn)電機(jī)作為一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的執(zhí)行器件，具有定位精度高、動(dòng)態(tài)力矩大、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以直接采用數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。為了實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的平穩(wěn)快速運(yùn)動(dòng)，提高電機(jī)加速能力以及減小啟停過(guò)程對(duì)電機(jī)的沖擊，防止失步，合理的加減速運(yùn)行曲線設(shè)計(jì)是非常重要的。本文通過(guò)建立基于MATLAB/Simulink的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型，研究運(yùn)行曲線對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制性能的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度和控制精度的優(yōu)化，該仿真模型也為預(yù)測(cè)其它步

2、進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的工作性能提供了一種途徑。
　　本文對(duì)步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，首先建立了基于Simulink的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)梯形和拋物線兩種運(yùn)行曲線進(jìn)行仿真，并對(duì)兩種運(yùn)行曲線的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析。為滿足系統(tǒng)的應(yīng)用需求，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上采用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制IP核，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的精確控制。
　　本文對(duì)步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了介紹，總結(jié)并分析了步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，以及步

3、進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基本原理。通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)加減速控制方法的研究，設(shè)計(jì)了一種用于實(shí)時(shí)控制的拋物線運(yùn)行曲線。
　　本文基于步進(jìn)電機(jī)數(shù)學(xué)方程，結(jié)合Simulink提供的參考模型建立了步進(jìn)電機(jī)仿真模型，該模型可以通過(guò)對(duì)電機(jī)參數(shù)的修改實(shí)現(xiàn)通用化。并建立了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)模塊，可根據(jù)需求更改細(xì)分?jǐn)?shù)、額定電流值和電壓值，從而對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制仿真。
　　本文對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度控制方法進(jìn)行研究，基于系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、精確性的要求，結(jié)合步進(jìn)電

4、機(jī)矩頻特性曲線，推導(dǎo)了拋物線運(yùn)行曲線數(shù)學(xué)方程，并與梯形運(yùn)行曲線進(jìn)行了對(duì)比仿真。仿真結(jié)果表明，拋物線運(yùn)行曲線具有更優(yōu)的開(kāi)環(huán)控制特性，提高了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和控制精度。
　　為驗(yàn)證拋物線運(yùn)行曲線的控制性能，本文基于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用自頂向下的方法，使用Verilog HDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)IP軟核，對(duì)相應(yīng)子模塊以及頂層模塊進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。分別對(duì)以上兩種運(yùn)行曲線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度和控制周期的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)