基于Simulink的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)仿真.pdf

1、步進(jìn)電機作為一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的執(zhí)行器件，具有定位精度高、動態(tài)力矩大、控制簡單等特點，可以直接采用數(shù)字脈沖信號進(jìn)行開環(huán)控制。為了實現(xiàn)步進(jìn)電機的平穩(wěn)快速運動，提高電機加速能力以及減小啟停過程對電機的沖擊，防止失步，合理的加減速運行曲線設(shè)計是非常重要的。本文通過建立基于MATLAB/Simulink的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)仿真模型，研究運行曲線對步進(jìn)電機控制性能的影響，實現(xiàn)對步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動速度和控制精度的優(yōu)化，該仿真模型也為預(yù)測其它步

2、進(jìn)電機系統(tǒng)的工作性能提供了一種途徑。
　　本文對步進(jìn)電機開環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，首先建立了基于Simulink的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)仿真模型，在此基礎(chǔ)上對梯形和拋物線兩種運行曲線進(jìn)行仿真，并對兩種運行曲線的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析。為滿足系統(tǒng)的應(yīng)用需求，在實驗平臺上采用VerilogHDL硬件描述語言設(shè)計步進(jìn)電機控制IP核，實現(xiàn)對步進(jìn)電機的精確控制。
　　本文對步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了介紹，總結(jié)并分析了步進(jìn)電機的數(shù)學(xué)模型，以及步

3、進(jìn)電機細(xì)分驅(qū)動技術(shù)的基本原理。通過對步進(jìn)電機加減速控制方法的研究，設(shè)計了一種用于實時控制的拋物線運行曲線。
　　本文基于步進(jìn)電機數(shù)學(xué)方程，結(jié)合Simulink提供的參考模型建立了步進(jìn)電機仿真模型，該模型可以通過對電機參數(shù)的修改實現(xiàn)通用化。并建立了步進(jìn)電機細(xì)分驅(qū)動模塊，可根據(jù)需求更改細(xì)分?jǐn)?shù)、額定電流值和電壓值，從而對步進(jìn)電機實現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動控制仿真。
　　本文對步進(jìn)電機速度控制方法進(jìn)行研究，基于系統(tǒng)實時性、精確性的要求，結(jié)合步進(jìn)電

4、機矩頻特性曲線，推導(dǎo)了拋物線運行曲線數(shù)學(xué)方程，并與梯形運行曲線進(jìn)行了對比仿真。仿真結(jié)果表明，拋物線運行曲線具有更優(yōu)的開環(huán)控制特性，提高了步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動速度和控制精度。
　　為驗證拋物線運行曲線的控制性能，本文基于步進(jìn)電機控制系統(tǒng)的硬件實驗平臺，采用自頂向下的方法，使用Verilog HDL語言設(shè)計了步進(jìn)電機控制系統(tǒng)IP軟核，對相應(yīng)子模塊以及頂層模塊進(jìn)行了仿真驗證。分別對以上兩種運行曲線進(jìn)行轉(zhuǎn)動速度和控制周期的實驗，實驗結(jié)果與仿真結(jié)