基于DSP与光栅的步进电机速度与位置复合控制
步进电机控制方案 dsp
步进电机控制方案 DSP简介步进电机是一种常用的电动机类型，适用于需要精确定位和高扭矩输出的应用场景。
与其他电机类型相比，步进电机具有较高的位置控制精度和较低的成本。
本文旨在介绍一种基于DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）的步进电机控制方案，以实现精确的步进电机控制。
DSP介绍DSP是一种专门用于数字信号处理的芯片或系统。
其优势在于能够高效地进行信号处理、算法运算和数据处理。
DSP芯片通常带有多个高性能的计算核心和丰富的外设接口，适用于各种实时应用。
在步进电机控制方案中，使用DSP作为控制器可以实现高精度的位置控制和快速响应。
步进电机控制原理步进电机是一种需要以离散的步进角度进行控制的电机。
其控制原理基于电机内部的定子和转子之间的磁场交互作用。
步进电机的转子通过电流驱动产生磁场，定子通过相序切换实现转子的转动。
控制步进电机的关键是准确控制相序的切换和电流的驱动。
基于DSP的步进电机控制方案可以通过以下步骤实现：1.位置规划：根据实际需求，确定步进电机需要旋转到的位置。
这可以通过输入命令、传感器反馈或计算算法等方式得到。
2.相序切换：根据位置规划，确定相序的切换顺序。
相序切换是通过控制电机驱动器中的逻辑电平来实现的。
DSP通过输出控制信号控制驱动器的相序切换，从而实现电机的转动。
3.电流驱动：根据步进电机的特性和要求，确定合适的电流驱动参数。
通过DSP输出的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号和驱动电路，实现对电机相线施加准确的电流驱动。
4.反馈控制：根据应用需求，添加合适的反馈控制机制来实现闭环控制。
常见的反馈控制方式包括位置反馈、速度反馈和力矩反馈等。
DSP步进电机控制方案的优势相比传统的微控制器或PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制方案，基于DSP的步进电机控制方案具有以下优势：•高性能：DSP芯片具有强大的计算能力和实时性能，可以实现复杂的控制算法和快速响应。
dsp电机控制原理及应用
dsp电机控制原理及应用DSP电机控制原理及应用数字信号处理技术（DSP）在电机控制中的应用越来越广泛，其原理和应用如下：1. 原理DSP电机控制的原理基于对电机运行状态的实时监测和处理。
通过采集电机的传感器信号，并利用DSP芯片对信号进行数字化处理和分析，可以实现对电机的精确控制。
DSP电机控制的主要原理包括以下几个方面：- 电机速度闭环控制：通过对电机速度进行闭环控制，可以实现精确的速度调节和稳定的转速控制。
- 电流控制：DSP可以对电机的电流进行采样和处理，通过控制电机的电流大小和相位，可以实现电机的精确转矩控制。
- 位置控制：通过对电机位置信号的处理和反馈，可以实现对电机转动位置的准确定位和控制。
2. 应用DSP电机控制广泛应用于各种类型的电动机控制系统，如直流电机控制、交流电机控制和步进电机控制等。
根据电机控制的需求和应用场景的不同，DSP电机控制可以实现以下几个方面的功能：- 速度闭环控制：实现对电机转速的精确控制，用于需要稳定速度的应用，如风扇、泵等。
- 转矩控制：通过对电机电流的控制，实现对电机转矩的精确调节，适用于需要精确转矩输出的应用，如工业机械、机器人等。
- 位置控制：通过对电机位置信号的处理和反馈，实现对电机位置的准确定位和控制，适用于需要精确位置控制的应用，如CNC机床、自动化设备等。
- 动态响应控制：利用DSP的高性能计算能力和实时控制能力，可以实现对电机动态响应的控制，适用于对电机响应速度要求较高的应用，如印刷机、包装设备等。
综上所述，DSP电机控制原理简单明了，应用广泛。
凭借其优秀的数字信号处理能力和实时控制特性，DSP电机控制在电机控制领域具有重要的地位和广阔的应用前景。
基于DSP与光栅的步进电机速度与位置复合控制
基于ＤＳＰ与光栅的步进电机速度与位置复合控制朱鹤１，２高晓东１１．中国科学院光电技术研究所，成都６１０２０９；中国科学院研究生院，北京１０００３９摘要：鉴于相机调焦过程中频繁变步长、频繁启停，粗调焦时快速性好、精调焦时位置控制精度高的工作需求，提出了基于ＤＳＰ与光栅的步进电机速度与位置复合控制方法。
通过对步进电机矩频特性曲线的分析，速度控制采用指数曲线升降法。
离线计算出升降频表格，运行中采用查表方式改变定时器周期寄存器装载值，从而改变输出ＰＷＭ脉冲的频率以实现电机升降速控制。
位置控制利用光栅尺进行位置测量实现位置的闭环控制，实验表明重复定位误差小于２μｍ。
速度与位置复合控制使系统同时具备了稳定性、高速性和高精度性。
ＤＳＰ；步进电机；速度控制；位置控制ＴＭ３８３．６Ａ１００１－６８４８ （ ２０１１ ） ０９－００７９－０３Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｓｔｅｐ Ｍｏｔｏｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ ａｎｄ Ｒａｓｔｅｒ ＺＨＵ ＨｅＧＡＯ Ｘｉａｏｄｏｎｇ２０１０－１１－０１朱鹤（１９８６），男，硕士研究生，主要研究方向为航空相机检调焦技术。
机有一个冲两个＠＠［１］张小鸣．ＤＳＰ控制器原理及应用［Ｍ］．北京：清华大学出版 社，２００９：２０ －２１．＠＠［２］ 闫剑虹，何泰祥．步进电机高速启停控制的单片机实现［Ｊ］． 空间电子技术，２００９（２）：１２４ －１２７．＠＠［３］ 黄楚芳，陈鸿．步进电机加减速控制器的设计［Ｊ］．山西电子 技术，２００９（１）： ３０ －３１．＠＠［４］ 李海波，何雪涛．步进电机升降速的离散控制［Ｊ］．北京化工大 学学报，２００３，３０（１）： ９２－９４．＠＠［１］邓娟．基于Ｌａｂｖｉｅｗ的混合动力汽车驱动系统的研究［Ｄ］．武 汉：武汉理工大学，２０１０．＠＠［２］ 苏涛，孙玉坤．混合动力汽车用交流永磁同步电动机驱动系统 设计［Ｊ］．微特电机，２００９（２）：３６ －３８．＠＠［３］尹真，卢刚，李声晋．混合动力汽车用无刷直流电机控制系统 设计［Ｊ］．测控技术，２００９，２８（２）： ５８ －６１．＠＠［４］ 张蔚，陈亚明．混合动力汽车用无刷直流电机系统建模与仿真 ［Ｊ］．微电机，２００９，４２（９）： ４０－４３． ＠＠［５］郭永斌，孙文凯，蒋元广．基于Ｄｓｐａｃｅ的混合动力汽车控制 系统设计［Ｊ］．轻型汽车技术，２００９（４）：４－８．＠＠［６］ 祝龙记．基于空间矢量ＰＷＭ的新型直接转矩控制系统［Ｊ］．电 气传动，２００５（４）：１１－１３．＠＠［５］刘振起．太阳能集能器自动跟踪装置［Ｊ］．节能，２００３（９）：２２－２４．＠＠［６］ Ｌｙｎｃｈ Ｗ Ａ， Ｚｉｙａｄ Ｍ． Ｓａｌａｍｅｈ ｓｉｍｐｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｄｕａｌａｘｉｓ ｓｕｎ ｔｒａｃｋｅｒ［Ｊ］． Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ， １９９０， ４５（２） ： ６５ －６９．＠＠［７］ Ｋａｌｏｇｉｒｏｕ Ｓ Ａ． Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｏｎｅ－ａｘｉｓ ｓｕｎ－ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ， １９９６， ５７（６） ： ４６５ －４６９．＠＠［８］ 顾菊平，陈华成，茅靖峰，等．基于双抛物面的太阳光自动跟 踪聚光装置［Ｐ］．中国：２０１１２００３５７８３．９＠＠［９］ 茅靖峰，袁嫒，顾菊平，等．混合跟踪策略式聚光型光伏发电 装置［Ｐ］．中国：２０１１２００２７６２９．５＠＠［ １０］ Ｊｕｐｉｎｇ Ｇｕ， Ｆａｔａｏ Ｑｉｎｇ， Ｌｉａｎｇ Ｈｕａ， ｅｘａｌ． Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｏｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ Ｓｏｌａｒ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ［ Ｃ ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｒｕａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０１１．＠＠［１１］王宜怀，曹金华．嵌入式系统设计实践［Ｍ］．北京：北京航 空航天大学出版社，２０１１，５．＠＠［１２］王威．ＨＣＳ１２微控制器原理及应用［Ｍ］．北京：北京航空航 天大学出版社，２００７，１０．＠＠［１３］杨金付．多镜面聚光型太阳能光伏系统［Ｄ］．安徽：合肥工 业大学，２００７，５．＠＠［１４］庞娜．网状结构ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络研究［Ｄ］．吉林：吉 林大学，２０１０，６．＠＠［１５］陈华成，周东健，袁媛，等．双抛物面均匀反射聚焦式光伏 发电供热装置［Ｊ］．南通大学学报，２０１１，６（３）：２３ －２７．＠＠［ １ ］ Ｓｉｍｏｎ Ｈａｙｋｉｎ， Ｌｉｆｅ Ｆｅｌｌｏｗ． ＩＥＥＥ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ： Ｂｒａｉｎ－Ｅｍｐｏｗｅｒｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［ Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ２００５， ２３（２）．＠＠［２］佟学俭，罗涛．ＯＦＤＭ移动通信技术原理与应用［Ｍ］．北京： 人民邮电出版社，２００３．＠＠［３］伊长川，罗涛，乐光新．多载波宽带无线通信技术［Ｍ］．北 京：北京邮电大学出版社，２００４．＠＠［４］ Ｄａｎｉｊｅｌａ Ｃａｂｒｉｅ， Ｓｈｒｉｄｈａｒ Ｍｕｂａｒａｑ Ｍｉｓｈｒａ， Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｂｒｏｄｅｒｓｅｎ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｆｏｒ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｓ， ２００５．基于DSP与光栅的步进电机速度与位置复合控制作者：朱鹤， 高晓东， ZHU He， GAO Xiaodong作者单位：朱鹤,ZHU He(中国科学院光电技术研究所,成都610209;中国科学院研究生院,北京100039)， 高晓东,GAO Xiaodong(中国科学院光电技术研究所,成都,610209)刊名：微电机英文刊名：Micromotors年，卷(期)：2011,44(9)被引用次数：1次1.张小鸣DSP控制器原理及应用 20092.闫剑虹;何泰祥步进电机高速启停控制的单片机实现[期刊论文]-空间电子技术 2009(02)3.黄楚芳;陈鸿步进电机加减速控制器的设计[期刊论文]-山西电子技术 2009(01)4.李海波;何雪涛步进电机升降速的离散控制[期刊论文]-北京化工大学学报(自然科学版) 2003(01)1.李丹.凌有铸.方愿捷基于DSP的球关节三维姿态信息采集系统[期刊论文]-微电机 2013(3)本文链接：/Periodical_wdj201109021.aspx。
基于DSP的多台步进电机控制系统设计
系统组成的 多台步进 电机控制 系统 ， 出 了三台步进 电机 的控 制方法 ， 出 了每 台电机 的控制 引脚和存 储器设 提 给 置 方法 以及 不 同的算法． 通过对 多台步进 电机加减速及 位置 等的控制 可以实现机器 人 的姿 态控 制， 方法还 可 该
用于控 制系统的试验 、 示等． 演
Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｐ ｅ ｔｒ ＤＳ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓｅ ｐ ｒ ｍｏ ｏ ； Ｐ；ｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
０ 引 言
机 器人 技 术 的发展 与普 及对 伺服 系 统 的轨 迹 跟 踪 精 度要 求 日益 增 长 ， 要 求 单轴 定 位 精 度 高 、 应 既 响 快， 又要 求 机器人 在 运动 过程 中各 轴之 间 跟踪平 衡 ¨ ， 动作 控制与执行 涉及三 台以上的步进 电机 ． 步进 电机 作为执行 元件 和普通 电机 的 区别在 于其驱动形 式为脉 冲驱动 ， 可 以通 过控制 脉冲个 数来 控制角 位移量 ， 它 达 到准确定 位 的 目的 ； 同时 可以通过控 制脉 冲频率 来控制 电机转动 的速度和加速度 ， 达到调速 的 目的．
ＤＳ ｌｔｏ ｍ ，ａ ｄ ｉ ｅ ｅ ｃ ｍｏｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｓ ｎ ａ Ｐ ｐ ａｆｒ ｎ ｇｖ ｄ ａ ｈ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｐ ｎ ａ ｄ ｍｅ ｒ ａ ｒ ｎ ｅ ｎ ｍｅｈ ｄ ｎ ｄｆｅ ｅ ｔ ｍｏ ｙ ｒａ ｇ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ａ ｄ ｉ ｒ ｎ ｆ ａｇ ｒｔ ｍｓ Ｐ ｓｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｈｅ ｒ ｂ ｔ ｃ ｎ ｂｅ ａ ｈ ｅ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍｕ ｔｐ ｅ ｓｅ ｐｉ ｔ ｒ ｐ ｅ ｌ ｏ ｉｈ ． ｏ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｆ ｔ ｏ ｏ ａ ｃ ｉｖ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｌｉ ｌ ｔｐ ｎｇ ｍｏｏ ｓ ｓ ｅ ｄ
基于DSP和CAN总线的步进电机控制系统研究
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基于DSP的步进电机控制方法
８７１３有几种型号，如三洋公司生产的ＰＭＭ８７１３，富士公司生产的ＭＢ８７１３，国产的５Ｇ８７１３
等，它们的功能一样，可以互换。 ８７１３属于单极性控制，用于控制三相和四相步进电动机，并可以选择以下不同的工作 方式：
们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；当然也可以通过控 制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
在用ＤＳＰ控制步进电机时，其控制作用体现在如下３点：
（１）脉冲分配，即控制换相顺序。 （２）控制步进电机的转向。
（３）控制步进电机的速度。
步进电机的脉冲分配
实现脉冲分配的方法有两种：软件法和硬件法。
作者简介
楼国红，１９７０年出生，男，汉，浙江省诸暨市人，讲师，工学硕士，一直从事电子信息技术方面的 教学和科研工作。
基于口５Ｐ的步进电本几控制方法
楼国红
（中北大学分校电子工程系，山西太原０３０００８）
摘要：在文中介绍了一种基于ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ ＤＳＰ芯片用来实现步进电机的脉冲分配及速度控制 的方法，并给出了其具体实现时的方案。 关键词：ＤＳＰ步进电机脉冲分配速度控制
步迸电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。也就是说：当步进驱动器接收到 一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。我
８７１３脉冲分配器与ＤＳＰ的接口方法如图２所示。本图选用单时钟输入方式，８７１３的３
脚为步进脉冲输入端，４脚为转向控制端，这两个引脚的输入均可由ＤＳＰ的ＰＷＭｌ和ＰＷＭ２ 提供和控制。选用对四相步进电动机进行八拍方式控制，所以５、６、７脚均接高电平。
基于dsp的直线步进电机控制系统的设计本科学位论文
毕业设计/论文课题名称基于DSP的直线步进电机控制系统的设计院系机电与自动化学院专业班级自动化1201班学生姓名王笑琴武昌首义学院基于DSP的直线步进电机控制系统的设计摘要本文在直线步进电机的基本结构、原理与特性的基础上，着重分析两相混合式直线步进电机的结构、磁链及工作原理。
根据两相混合式直线步进电机绕组的通电特点和脉冲步进控制方法，采用以DSP为核心的控制单元，以具有细分功能的两相步进电机驱动专用芯片A3977SED作为功率驱动器件，对两相混合式直线步迸电机提出了总体控制方案，并分别就控制系统技术方案、硬件电路、控制软件设计等技术内容进行了详细的分析和研究。
本设计以典型电机微控制器TMS320F28xx芯片为控制核心，采用反馈和开环控制相结合方式。
阐述了如何利用TMS320F28xx实现电机转向、速度控制，具有较好的运行效果，可获得近似于伺服电机的性能，具有较高的性价比。
关键词：直线步进电机；DSP；控制系统；TMS320F28xxModern Design of linear stepper motor control system based on DSPAbstractOn the basis of the basic structure, principle and characteristic of linear stepping motor, the structure, flux and working principle of the two phase hybrid linear stepping motor are analyzed.According to the two phase hybrid linear step into the motor winding energized characteristics and pulse step control method, with DSP as the core control unit, to two-phase step with a functional subdivision of the stepping motor drive IC A3977SED as a power drive part, the two-phase hybrid linear stepping motor proposed overall control scheme and control system technology, hardware circuit and control software design were analyzed and studied in detail by using.This design takes the typical motor micro controller TMS320F28xx chip as the control core, uses the feedback and the open loop control combination way. This paper describes how to use TMS320F28xx to achieve the motor steering and speed control, and has a good running effect. It can obtain the performance of the servo motor and has a high performance price ratio.Key words:linear stepper motor; DSP; control system; TMS320F28xx目录1 绪论 (1)1.1 直线步进电机的特点及控制方式 (1)1.2.1 直线步进电机的特点 (1)1.2.2 直线步进电机控制系统的实现 (1)2 两相混合式直线步进电机原理 (3)2.1 直线步进电机简介 (3)2.2 直线步进电机的结构及其工作原理 (3)2.3 直线步进电机驱动电路原理分析 (5)3 直线步进电机控制系统硬件设计 (6)3.1 控制系统硬件组成 (6)3.2 控制器 (6)3.3 TMS320F28xx概述 (7)3.4 驱动器 (8)3.5 总体设计 (11)3.6 硬件组成 (11)4 直线步进电机控制系统软件设计 (13)4.1 PWM脉冲序列的产生 (13)4.2 步进电机的控制 (13)4.3 程序设计 (14)5 总结 (20)主要参考文献 (21)致谢 (22)绪论1 直线步进电机的特点及控制方式1.1 直线步进电机的特点步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制器件。
基于DSP的步进电机控制系统软件设计
基于DSP的步进电机控制系统软件设计【摘要】步进电动机是一种易于精确控制的电动机，控制方法多种多样，良好的性能使其受到广泛的应用。
本文根据步进电机原理及DSP控制方法，进行了步进电机控制系统的硬件和软件设计。
设计了使用以TMS320LF2407为主处理的DSP芯片作为控制核心，结合步进电机驱动器，具有位移控制和速度控制的步进电机控制系统。
【关键词】步进电机；DSP；控制系统0 概述在工业自动化领域中，电动机控制是特别重要的一部分，现代电动机控制技术变得特别重要的原因，也就是因为，电动机控制产品在工业控制领域需要的越来越大，而微处理器在电动机控制领域中用途也是越来越广泛。
然而，基于单片机的传统的控制策略不能满足需要的原因，也正是增加的处理数据量对实时性要求的提高。
随着数字信号处理器（DSP）的迅速发展及性价比的不断提高，数字信号处理器应用于电动机控制领域已经成为一种趋势。
本文阐述了一种以TMS320LF2407为主处理的DSP芯片作为控制核心的步进电机控制系统的设计。
1 系统的硬件组成系统使用DSP芯片，并使用软件程序驱动步进电机的这种步进电机控制系统，步进电机的转速、转动的角度以及转动的次数等可以在一定范围内自由设定，是通过软件编程的方法得以实现，方便灵活地控制步进电机的运行状态也可以使用这种方式，这样就可以满足不同用户的要求。
步进电机控制系统采用TMS320LF2407为硬件电路设计的核心，通过通信电路将接收到的数据来控制电机的运行。
硬件电路主要包括步进电机驱动器、键盘显示电路。
整个系统分为五个部分组成：TMS320LF2407 DSP中央控制器，反相器74LS06，光电隔离器4N25，驱动芯片ULN2003A和步进电动机，系统主要原理框图如图1所示：2 系统的软件设计与实现2.1 DSP集成软件开发环境CCS，（Code Composer Studio代码生成室）是TI公司DSP产品的软件开发工具的集成环境，这一开发工具软件将编辑、编译、链接和调试及图形、图像显示等多功能于一体。
基于光栅信号的步进电机速度控制
第!"卷第#期光电工程$%&’!"()%*#(!+++ !+++年!月,-.%/0&12.3%45204654113546718 99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999文章编号:#++;<=+#>?!+++@+#<++!A<+B基于光栅信号的步进电机速度控制张晓宏#(岳永坚#(刘恩海#(张怀宁!?#*中国科学院光电技术研究所(四川成都C#+!+A D!*昆明理工大学(云南昆明C=++A;@摘要:在分析步进电机运行特性的基础上(讨论了步进电机运行时高速失步和低速波动的原因及其对策(研究了转换角和超前角在步进电机速度控制中的作用(采用改变光栅反馈脉冲当量角及延时调整转换角的方法进行速度的平稳调节(并给出了速度控制方案及其实现E关键词:步进电机(光栅信号(速度控制E中图分类号:F G;H;*C文献标识码:IJ K L L MN O P Q R O S O T J Q L K K U P VWO Q O R X Y Z L MO P[R Y Q U P VJ U V P Y S\]^_[‘U Y O a b O P V#(c d ec O P V a f U Y P#(g h d e P a b Y U#(\]^_[]i Y U a P U P V!?#*j k l m n m o m p q rs t m n u l v k wx y p u m z q k n u l({|n k p l p}u v w p~!q r"u n p k u p l({|p k#w oC#+!+A({|n k v D!*$o k~n k#j k l m n m o m p q r%p u|k q y q#!($o k~n k#C=++A;({|n k v@ ^&Z Q R Y’Q:F(131)*%4*%+*.1-%,.54(56(/*-11-)4-*,36154&%./*-11--,3546*.1--546/%.%3 3,44546)4-.(12%331*-%4-5462%,4.13/1)*,31*)31-5*2,**1-8)*1-%4.(1)4)&0*5*%+.(1 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B<@(云南大学教授(主要从事计算机控制的研究E万方数据图!步进电机步进矩角特性"#$%!&’())#*$+*$,()-.)(-’/.0’1(2’())#*$3.’.-大负载转矩456只有当负载转矩47845时9步进电机才能带动负载步进运动96步距角越小9两条静态特性曲线相位差越小9则越接近43+:9即所能带动的负载越大6当步进电机连续运行时9在空载情况下只要励磁切换瞬间的失调角在允许的范围内9转子就会不失步地连续向前转动;在负载的情况下9步进电机启动时不仅要克服负载转矩9还要克服惯性转矩6如果输入的脉冲频率过高9在下一个脉冲到来时9失调角还未进入动态稳定区9电机就不能起动6步进电机能不失步地启动的最高频率称为起动频率9起动频率与负载转矩的关系称为起动矩频特性9如图<所示6当步进电机起动后9惯性转矩的影响减小9电机就能以比起动频率高的脉冲频率连续运转9在同样的负载条件下9运行频率高于起动频率9负载转矩越小则高得越多6对于一定运行状态下的步进电机9其最大负载转矩45是一定的6虽然输入的脉冲频率越高9转速就越高9但图<步进电机矩频特性"#$%<=(,+’#.*>(’?((*’1(’.-5@(+*A#*)@’)@,2(0-(5@(*B /一定的45对应一定的起动频率和运行频率6在起动时9输入频率不能超过起动频率值;在运行时9不能超过其相应的运行频率值6C 步进电机失步及波动的分析在开环控制方式下9步进电机必须在低于其最大转矩能力的情况下工作9当有冲击或负载转矩较大时9就会产生失步或丢步现象9从而引起速度控制失效6失步是因为动态角误差超过了允许的范围9即定子电流矢量的步进和转子的位置没有形成联系9如步进电机产生的转矩不足D 转矩过大或共振都可能导致失步6如果采用闭环控制9引入反馈机制9通过位置反馈将矩角锁定在特定的范围内9则定子电流矢量的步进将受到转子位置的严格限制9矩角就不会超过允许的最大角误差9电机就可以在接近或等于其最大动态转矩的情况下工作9这样就避免了失步6步进电机在脉冲序列控制下进行换相9将电磁转矩从一组转矩曲线转换到另一组转矩曲线9如从图!的转矩曲线E 转换到转矩曲线F 6如果换相点位置选择不当或者换相时刻把握不准确9电磁转矩在转矩曲线间的转换就会出现非平稳的过渡9从而导致步进电机的转速响应出现波动6在闭环控制中9通过位置反馈和速度反馈来确定正确的相位转换点9精确把握换相时刻9根据系统调速要求及时进行换相9就可获得平稳的调速能力6G 超前角在速度控制中的作用步进电机的闭环控制9通常采用光电轴角编码器作为反馈元件9它被安装在电机的转轴上9它有三条信号通道H 一路输出原点信号9每转一圈只发出一个脉冲;另外两路为相位差为I J K 的方波脉冲9这两路方波脉冲除了用作相对位置信号外9还可用来辨别电机的转向6为了深入了解步进电机速度控制的本质9必须对超前角和转换角进行分析6转换角定义为某给定相的定位点与产生实际换相脉冲所处位置之间的滞后角度9用L "表示;超前角定义为实际换相脉冲位置与下JM 光电工程第<N 卷第!期万方数据图!超前角和转换角的关系"#$%!&’()*#+,-’*.’’,(’)/),$(’),/0.#*12),$(’一定位位置之间的距离3用45表示6若4-为步进电机的步进角3则存在下列关系745894-:4";<=超前角和转换角的关系如图!所示6在闭环反馈方式下3一旦超前角45确定3电磁转矩就在45和45:4-之间的范围内变化3若最大转矩不变6则闭环自控方式下电机产生的平均转矩为>)?8>@)A4-B4545:4-:0#,4/4;9=从上式可以看出3欲调节电磁转矩3有三种方法3一是改变最大转矩>@)A3这就需要调节电机各有关绕组的电流3步进电机转矩对电流的变化非常敏感C 二是改变步进电机的步距角3这可以通过细分步驱动来实现3实验表明3细分步距角可显著提高步进电机转速的平稳性C 三是改变矩角43在定子磁动势的步进作用下3矩角在上限值45和下限值45:4-之间摆动3平均转矩固定不变6当我们对反馈脉冲进行增减时3相应地超前角就前移或后移一个反馈脉冲当量角6所谓反馈脉冲当量角3是指一个反馈脉冲变成矩角时所相当的电角度3电角度不是几何角度的度量3它描述的是电磁相位的变化6由于光电码盘的每转脉冲数D <和步进传动的每转步数D 9均为已知3则很容易求出反馈脉冲当量角4E74F 8D 9D <G !H I J K ;!=式中K 为步进传动的循环拍数6由上式可以看出3增加码盘脉冲点数3可减小反馈脉冲当量角3但是一味地增加码盘点数3将导致码盘尺寸偏大3增大码盘制作L 安装及调试的成本6我们可以采用码盘信号倍频的方法3在测角环节通过电阻链移相细分或幅值切割细分3将码盘的脉冲反馈信号进行倍频3从而更大程度地减小反馈脉冲当量角3相应地就增加了平均转矩的调节档次3提高了转速调节的平稳性6另外3我们还可以采用延时的方法连续调节超前角456在反馈信号回路中增设延时环节3连续调节延时时间M "3反馈脉冲发生的时间就不再是环形分配器步进的时间3而矩角4从其最小值45:4-跳跃到最大值45的瞬间3则是向后推迟了时间M "3与之相当的角度为4N"8O M ";P =式中O 为码盘的角速度3它随电动机的转速而变化6增加了反馈信号的延时3相当于将转换角从4"增大到4"Q 4N"3则45894-:;4"Q 4N"=;R =可见3对转换角进行了调节3即是对矩角的上下限进行了调节6从公式我们还可以看出3当步进电机转速恒定时3可通过调节延时时间M "来调节平均转矩C 如电机的转速是变化的3则可以通过O 的变化或M "的变化来调节平均转矩6由此可见3超前角45和电磁转矩有着直接关系3影响着调速性能6超前角的变化对步进电机的加减速和稳态转速均有显著影响3超前角大3电机的稳态性能和调速性能就很好6步进电机速度控制的实质3就是利用反馈信号来产生合理的超前角3通过超前角的调节3来控制步进电机的合理换相3从而控制电磁转矩的变化达到调速的目的6S 控制方法步进电机速度控制有多种方法3它们基于不同的控制思想6比较常用的一种方法是根据最优升降频曲线进行速度控制6它是根据步进电机的运动方程3求解出脉冲频率T F 与时间的函数关系T E 8T ;M =3以此作为控制模型3再根据起动L 加速与减速的具体条件3就可以对步进电机进行速度控制6但是3由于函数关<!9I I I 年9月张晓宏等7基于光栅信号的步进电机速度控制万方数据图!基于光栅信号的速度闭环控制"#$%!&’(()*+,-().+,,’*,/01,+23-(),/$130#/$-#$/3+系的非线性4要按照数学模型进行控制是相当复杂的4所以步进电机的速度控制系统一般都用实验的方法确定不同负载下的加减速曲线4以适应负载变化的需要5为了改善步进电机的运行性能4一般采用&字形加减速曲线代替匀加减速曲线4为了最大限度地利用步进运动的起动转矩特性4通过计算机仿真4我们发现速度给定可采用抛物线升频曲线5由于负载转矩总是制动性质的4所以降频曲线的频率变化率应大于升频曲线的频率变化率5通常将升降频曲线以表格的形式存储在内存中4电机运行时由678查表获取升降频的参数5为了在运行过程中灵活地改变步进电机的转速4我们的闭环控制系统采用脉冲负反馈来反映电机的位移4通过调节其超前角来实现速度的平滑控制4电路结构如图!所示5单片微机接受光电轴角编码器产生的位置脉冲4经判别分析后发出后续脉冲4构成闭环控制系统5678分析步进电机的转角位置4在最佳时刻发出换相命令4从而能够把握换相时刻4克服开环方式下的高速失步和低速波动4使平稳性得到提高5由于步进电机是电感性器件4电流的上升和衰减均需要时间4电机的换相不可能瞬间完成5同时电机绕组的电感随转子位置的变化而变化4也是相电流的函数5电机的数学模型是非线性的4不易分析4因而在理论上精确地算出最佳换相时刻很困难5我们用实验的方法可得到步进电机稳态转速与超前角的关系曲线4用实验的方法逐渐改变4并将超前角的变化规律以表格形式存放在单片微机的存储器中5来自光电轴角编码器的光栅位置信号经过采样保持和细分倍频4得到精度很高的位置脉冲5678按照表格中的参数分析这些位置信息4加上适当的延时便可形成实际的换相时刻4它与变化转换角是等效的4可以认为此时间延迟等同于一个额外的角度延迟9:4此时的等效转换角为9";91<9:=>?其中9:为电机在时间延迟期间旋转的角度@9:;A B C )=D ?其中A B 为电机角速度E C )为延迟时间5用时间延迟的方法只能增大转换角4因此基准角91的确定很重要491为9:;F 时使步进电机达到最大转速的转换角4各种时间延迟以矩阵的方式存储在单片机中4电机运行时由678实时读取5G 结论由于这种方法较好地把握了换相时刻4因而取得了较好的转速响应@低速时4克服了转速波动现象4得到了平稳的低速响应E 高速时4无失步现象5对于变化负载的情形4用负载变化范围各恒定负载下得到的稳态转速与超前角的关系曲线来描述4较难得到理想的转速轨迹4可动态调节超前角来补偿负载变动所引起的速度变化5此时单片机控制器需建立一定的实时算法4以获得实时超前角4将电机的稳态转速调整到期望值5参考文献@H I J 吴守箴4臧英杰%电气传动的脉宽调制技术H K J %北京@机械工业出版社4I L L M %H N J 孙鹤旭%交流步进传动系统H K J%北京@机械工业出版社4I L L >%H O J 李志民4张遇杰%同步电动机调速系统H K J %北京@机械工业出版社4I L L M %H !J 陈伯时4陈敏逊%交流调速系统H K J%北京@机械工业出版社4I L L M %H P J 陈佳品4张琛%步进电动机的闭环控制H QJ %电气自动化4I L L >4I M =>?@N I RN O %NO 光电工程第N D 卷第I 期万方数据。
基于DSP的步进电机控制器的设计
《DSP原理及应用》课程设计指导书学院：机械工程学院系所：测控技术与仪器系班级：姓名：学号：指导老师：江苏大学测控技术与仪器系2016-01-18应用于包装机的步进电机控制器的设计（江苏大学机械工程学院仪器科学与工程系，江苏，镇江，212013）摘要本文介绍了以典型电机微控制器TMS320LF2407芯片为控制核心的步进电机控制系统，阐述了如何利用TMS320LF2407实现电机转向、速度控制，并给出了相应系统控制策略。
简述了步进电机的驱动控制和DSP的PWM脉宽调制原理，详细阐述了DSP实现步进电机的加减速控制问题。
步进电机是一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件，与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点，广泛运用于数控机床、机器人、自动化仪表等领域。
DSP芯片的出现，开创了步进电机控制的新局面。
用DSP控制的步进电机不仅减小了控制系统的体积、简化了电路，同时进一步提高了电机控制的精度和控制系统的智能化，从而逐步实现控制系统的嵌入式。
基于DSP的步进电机控制技术在九十年代时期得到了较大发展，主要应用在工业、航天、机器人、精密测量等领域。
数控机床、跟踪卫星用电经纬仪在采用了步进电机技术后，大大提高了控制与测量精度，这样就使步进电机伺服系统的应用前景更加广阔。
鉴于此，本文提出了基于DSP的步进电机控制系统的设计方案。
包括其硬件设计和软件设计。
在软件设计中给出了主要控制程序，达到对步进电机转向、转速的控制，如正转、反转、加速、减速等。
使用DSP最明显的优点在于提高了系统的可靠性，并降低了整个系统的成本。
实验证明，此驱动系统简化了电路，提高了系统控制性能。
关键词：步进电机；DSP;控制系统；TMS320LF2407；目录第一章绪论 01.1引言 01.2数字信号处理器DSP发展和现状 (1)1.3 课题背景及意义 (2)第二章总体方案设计 (4)2.1 设计方案 (4)2.2 TMS320LF2407 DSP芯片介绍 (4)2.2.1 TMS320LF2407 的性能特点 (4)2.2.2 A/D转换原理 (6)2.2.3 TMS320LF2407 内部A/D转换模块概述 (6)2.2.4 事件管理器 (7)2.2.5 通用定时器 (7)2.2.6 全比较单元 (8)2.2.7 捕获单元和正交编码脉冲电路 (9)2.3 四相反应式步进电机 (9)2.3.1 步进电机的结构 (9)2.3.2 步进电机的工作原理 (10)2.4 四相反应式步进电机的数学模型..................................错误!未定义书签。
设计和实现基于DSP的电机速度控制系统
设计和实现基于DSP的电机速度控制系统电机速度控制系统是工业自动化中常见的控制系统之一，它广泛应用于各种设备和机械，如电机驱动器、机械传动系统、搅拌设备等。
本文将围绕任务名称，为您介绍设计和实现基于数字信号处理器（DSP）的电机速度控制系统的相关内容。
一、引言电机速度控制系统是通过对电机的驱动信号进行控制，实现对电机速度的精确控制。
传统的电机速度控制系统采用模拟控制方法，但其性能受到模拟元件的精确度、稳定性和可靠性的限制。
而采用DSP作为控制核心的电机速度控制系统，能够充分发挥数字信号处理和计算能力，提高控制精度和响应速度，并具有更好的稳定性和可靠性。
二、系统设计1. 系统框图基于DSP的电机速度控制系统通常包括传感器模块、DSP核心模块、电机驱动模块和通信接口模块。
传感器模块用于实时采集电机速度信号，DSP核心模块实现控制算法和运算处理，电机驱动模块将DSP生成的驱动信号转换为电机控制信号，通信接口模块用于与上位机或其他外部设备进行通信。
2. 算法设计速度控制算法是电机速度控制系统的核心部分，常用的算法包括比例积分微分（PID）控制算法、模糊控制算法、自适应控制算法等。
在设计算法时，需要考虑电机的特性参数，如转动惯量、摩擦因数等，根据实际需求选择合适的算法并进行参数调整，以实现对电机速度的精确控制。
3. 硬件选型选择合适的DSP芯片和外围模块是电机速度控制系统设计的重要环节。
在选型时，需要考虑DSP的计算能力、接口类型和开发环境，同时也要结合电机的需求和控制算法的特点，选择合适的外围模块，如运算放大器、模数转换器、PWM 模块等。
三、系统实现1. 硬件连接将传感器模块与DSP核心模块进行连接，通过采用合适的传感器（如光电编码器、磁编码器等）实时采集电机速度信号，并将信号传输给DSP核心模块进行处理。
同时，将DSP核心模块与电机驱动模块进行连接，将经过算法处理后的驱动信号转换为电机控制信号，驱动电机实现速度控制。
基于DSP微处理器的电机转速控制器设计
基于DSP微处理器的电机转速控制器设计电机转速控制器是一种用于精确控制电机转速的设备，可广泛应用于工业自动化、机械设备、机器人等领域。
基于DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）微处理器的电机转速控制器设计，可以实现更高的控制精度和更灵活的控制策略。
首先，我们需要选择合适的DSP微处理器作为控制器的核心。
DSP微处理器具有高性能计算能力和实时响应能力，适合用于电机控制应用。
常用的DSP微处理器有TI的TMS320F28xxx系列和ADI的ADSP-2116x系列等。
其次，设计电机控制器的硬件电路。
首先，在控制器中加入电机驱动电路，以实现电机的正反转控制。
电机驱动电路由功率MOSFET、IGBT或晶体管等组成，需要选用适合电机额定电流和电压的功率器件。
其次，加入电流传感器和速度传感器等，用于实时检测电机的电流和转速。
电流传感器可以通过霍尔效应或电流互感器等方式实现，速度传感器可以通过霍尔效应或编码器等方式实现。
接下来，连接DSP微处理器和其他硬件电路，以实现数据传输和控制指令的发送和接收。
在软件设计方面，首先，需要编写电机控制的算法。
根据具体的控制要求，可以选择PID控制、模糊控制、直接转矩控制等算法进行电机控制。
这些算法可以在DSP微处理器上实现，并根据传感器测量出的实际电机状态进行计算和控制。
其次，通过AD转换器等方式，将传感器测得的电机电流和速度转换为数字信号，输入到DSP微处理器中进行处理。
然后，根据算法计算得出的控制指令，通过数字输出口或PWM波形发生器等方式，将控制信号发送到电机驱动器中，实现对电机的控制。
最后，通过调试和测试，对电机转速控制器进行验证。
可以使用示波器和测试仪器等设备，对控制器的控制效果和性能进行评估。
在实际应用中，还可以根据需要加入通信接口，实现与上位机或其他设备的数据交换和控制信号传输。
总之，基于DSP微处理器的电机转速控制器设计，要考虑硬件电路的选型和设计，以及软件算法的实现和调试。
基于DSP的电机转速闭环控制在变频器中的应用
基于DSP的电机转速闭环控制在变频器中的应用电机转速闭环控制在变频器中的应用电机的转速控制在工业控制中扮演着至关重要的角色。
传统的电机控制方法是基于模拟控制，由于硬件限制无法提供复杂的运算功能。
随着数字信号处理器（DSP）技术的发展，电机控制技术从模拟控制向数字控制发展，DSP技术的发展使得控制电机成为了数字信号处理问题。
数字信号处理减少了模拟控制器的设计和维护成本，提高了电机控制的性能。
本文将介绍基于DSP的电机转速闭环控制在变频器中的应用。
一、DSP的基本概念数字信号处理器（DSP）是一种专用的、可编程的数字信号处理器，也是一种数字信号处理处理器。
与通用处理器相比，DSP执行速度更快，在处理数字信号时更加高效。
它广泛用于电路滤波、视频处理、电机控制和无线通信等领域。
二、电机转速闭环控制在电机控制中，闭环控制是一种最为常见的控制方式。
闭环反馈控制可以监测电机的实际转速，并将其与期望转速进行比较后，通过输出控制信号，对电机进行运转。
电机转速闭环控制是电机转速控制的一种常见方式。
它通过测量电机的速度，与期望速度进行比较入，反馈控制器生成相应的控制信号，从而调整电机的转速，以达到预期的转速效果。
三、基于DSP的电机控制电路基于DSP的电机控制电路是由DSP芯片，电机驱动器和各种传感器组成的控制电路。
其中，DSP芯片是控制电路的核心部件，也是控制电路的大脑。
控制电路的输入端接收传感器测量的电机状态，并处理这些信号，以生成合适的输出信号，提供给电机驱动器，从而实现对电机的快速、准确的控制。
四、基于DSP的电机转速闭环控制为了在变频器中实现电机转速闭环控制，需要用到变频器硬件，电机驱动器和DSP芯片。
DSP芯片通过从传感器中读取电机的位置和速度信息，并采用反馈控制原理，调节电机的运行，以实现电机转速的闭环控制。
基于DSP的电机转速闭环控制技术可以用于不同领域，例如：电机驱动、控制、能量转换等。
由于控制器的速度和可靠性，实现闭环控制可以显著提高系统的性能和效率。
基于DSP的光电搜跟设备伺服机构控制器研究_
图1 光电搜跟设备系统框图模块将伺服机构工作状态和运动参数实时反馈管理计算机，实现伺服机构工作过程中的实时监控、参数设置及数据存储。
本系统中DSP控制器有两种工作模式，即搜索模式和跟踪模式。
搜索模式下，伺服机构根据管理计算机的指令实现对空周扫或扇扫功能，此时，红外热像仪与电视跟踪仪通过导电环中的光纤滑环将图像信息传输到图像处理器，图像处理器再将图像信息通过网络发送给管理计算机。
跟踪模式下，跟踪器实时解算光学探测器采集的图像信息，并将计算得到的目标与转台中心位置的脱靶量信息，实时发送至DSP控制器，控制器通过对伺服机构的实时闭环控制，实现对目标的跟踪，为了提高跟踪精度，控制器控制周期为1ms。
本系统中伺服机构技术指标如下：速度指标中，方3.3V电压供电，该电压属于非常规电压TPS75933将+5V的电压转换为可达7.5A，3.3V电压产生电路如图2.3 电机驱动模块电机驱动模块用于控制和驱动力矩电机按照预定的控制指令运动，电机驱动模块包括转换电路。
I/O转换电路用于控制驱动器使能信号动器综合故障信号和驱动器就绪信号过输出-10V~+10V电机运动。
驱动器通过模拟电压来响应位置环与速度环的输出，对应于一定的模拟电压驱动器输出与之对应的电流，控制力矩电机运动图2 电源模块电路图图3 I/O转换电路电路图DAC7744芯片的使用安全，也保证了输出量的精度。
2.4 编码器采集模块编码器采集模块用于接收编码器实时反馈的反馈伺服机构位置信息，编码器采用进口的雷尼绍编码器，型号为R G H20，5V供电。
将编码器安装在转台的轴上，当转台在运动时，编码器会输出差分信号，DSP会读取这些信号。
在设计接口电路时，3.3V，否则会损毁DSP芯片FOD063L，FOD063L属于高速光耦3 软件设计3.1 工作流程DSP语言编辑(1)初始化初始化包含DSP在上电后RAM中，开始执行程序时钟、GPIO中断资源配置括与转台相关控制所需变量的初始化图4 编码器采集模块电路图图5 串口通讯模块电路图图6 DSP软件流程图系统自检的过程包括转台俯仰轴与方位轴进入闭环控制。
基于DSP的步进电机控制系统
目录第1章设计内容及要求............................................................................................................ - 1 -1.1 设计内容...................................................................................................................... - 1 -1.2 设计要求和主要任务.................................................................................................. - 1 - 第2章总体设计方案................................................................................................................ - 1 -2.1 系统总设计框图.......................................................................................................... - 1 -2.2 系统分析...................................................................................................................... - 2 -2.3系统设计....................................................................................................................... - 2 -2.3.1电源电路设计................................................................................................... - 2 -2.3.2驱动电路设计................................................................................................... - 3 -2.3.3 稳压电路设计.................................................................................................. - 4 -2.3.4 时钟电路设计.................................................................................................. - 4 -2.3.5 比较电压电路设计.......................................................................................... - 5 -2.3.6 系统总电路图.................................................................................................. - 6 - 第3章 DSP5509及程序设计..................................................................................................... - 6 -3.1 DSP5509介绍............................................................................................................... - 6 -2.2 DSP开发环境CCS介绍............................................................................................... - 7 -2.3 程序代码...................................................................................................................... - 7 - 第4章项目设计总结及结论.................................................................................................... - 9 - 参考文献.................................................................................................................................... - 10 - 附录 ........................................................................................................................................... - 10 -第1章设计内容及要求1.1 设计内容设计基于TMS320C55x 步进电机控制系统1、能开关控制步进电机正反转，实现调速及步进电机角位置控制。
基于DSP的步进电机控制系统设计
驱动控制
基于 !"# 的步进电机控制系统设计
李为民， 邢晓正， 胡红专， 邓伟平
（中国科学技术大学， 合肥 !&""!#）
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图 : ?:8: 处理器 A B C 空间数据端口构成智能脉冲分配器
由 !$@$ 处理器 A B C 端口的 =$$ S =@ 数据线与电 机的 T、 T 、 ?、 ? 四 端 相 连。 =$$ S =@ 数 据 线 间 隔
一段时间送出电机激励脉冲数据， 正转时送出 T U $""$、
作者简介： 李为民 （!*’; O ） ， 男， 硕士， 研究方向为测控技术。
万方数据
永磁低速同步电动机应用技术概况
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万方数据
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反转时 ! " #$#$、 ! " $##$、 ! " $#$#， 送出的激励数据顺序反向。智能脉 冲分配器可以实现断电保护， 电机 完成定位后只需要将相应的数据端 口置为 ! " $$$$， 即可避免电机绕组 长时间通电引起电机发热影响系统 正常工作。智能脉冲分配器还具有 断电记忆功能， 处理器能把每次断 电时电机的相位记住， 在下次上电 时， 使电机从该相位开始运行。 脉冲 发 生 器 由 %#&# 处 理 器 的 定时器构成。根据所需要的频率， 设置定时器的时间常数 ! ， %#&# 每 隔时间 ! 送 出 相 应 的 激 励 脉 冲 数 据。在电机启动、 停止控制过程中， 常需要进行升、 降速控制， 此时处理 器只需要实时调整定时器的时间常 数， 即可以实现变速控制。 采用智 能脉冲分配器， 系统还易实现对电 机的 ’() 控制， 系统控制灵活性大 大提高。
基于DSP的步进电机控制
基于DSP的步进电机控制一DSP简介DSP，即Digital Signal Processor数字信号处理器，它是以数字信号来处理大量信息的器件，强大数据处理能力和高运行速度。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
图1 TMS 320LF2407引脚图DSP在选型时主要考虑处理速度、功耗、程序存储器和数据存储器的容量、片内资源，如定时器的数量、I/O口数量、中断数量、DMA通道数等。
其主要供应厂商为TI、Motorola、Freescale等。
二．步进电机简介步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移进电机的转速或位置信号反馈给控制器DSP，从而实现转速或位置的闭环控制。
然后将转速或位置在液晶上显示，利用看门狗复位电路监控程序是否正常运行。
因为DSP本身使用工作电压和锁相环工作电压，故在系统使用外围电源电路提供5V电压时须转换成。
步进电机驱动电路由DSP产生的PWM信号不足以直接驱动电机运行，需要使用驱动电路，可使用集成芯片L298N，它是恒压恒流双H桥电机芯片，可同时控制两台直流电机，输出电流可达2A。
使用时应使用供电电压VS大于其逻辑电压VSS，否则将会出现电机失控的现象。
另外，为了保护电机，在驱动电路中需要加入两组续流二极管。
为了降低和减小驱动电路对控制系统的影响，可加入光耦器件。
DSP产生的PWM波经施密特反相器74HC14后加到TLP521-4光耦上进行光电隔离，再送给驱动芯片L298N.这样控制信号就变得稳定可靠了。
光电编码器的选择光电编码器的选择，可以选择增量式编码器或绝对值编码器，前者适用于速度检测，后者适用于位置检测。
编码器的A、B信号与正交解码脉冲单元QEP 相对应的引脚连接，可以检测出步进电机的速度(位置)，并且能够判断出步进电机的旋转方向。
基于DSP的自诊断步进电机控制系统
基于DSP的自诊断步进电机控制系统摘要:本文介绍了一种的新型的步进电机控制系统, 采用DSP 作为控制器, 构建步进电机的驱动系统, 并在此基础上实现细分角度和电流的实时运算。
利用其片内集成的事件管理模块通过软件实现脉宽调制。
提高了系统控制性能, 实现步进电机步距角的高精度、连续细分驱动。
同时通过振动信号的分析对电机轴承进行故障诊断。
综合利用了包络检波和对FFT 频谱分析法, 有效提高系统的实时性和测量精度, 并实现了步进电机在运行中瞬时故障的实时监测和报警。
1 引言步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的控制电机, 在数字控制系统中作为执行电动机, 由专门的、可以产生一定频率、功率和时序的电脉冲的驱动器驱动。
DSP(Digital Signal Processor) — TMS320LF2407 芯片作为一款定点DSP 控制器尤为适合于控制系统, 其所包含的事件管理模块,可较为容易的产生PWM脉冲信号, 采用其作为控制核心, 构建步进电机的驱动系统, 极为方便的实现电机数字化控制。
本文提出了一种基于TMS320LF2407 的步进电机控制系统, 它与传统的单片机控制相比, 能大大提高数据处理能力, 更能满足实时性和控制精度的要求, 并在此基础对步进电机进行故障诊断, 实现在步进电机在运行中瞬时故障的监控和报警。
2 系统总体设计本系统总体是由电机控制模块和自诊断模块两部分组成,整个电机控制区模块分为四个部分组成: DSP 中央控制器, 步进电机及驱动, 光电编码器, 键盘及液晶显示部分等组成。
在电机控制模块的设计中, 由键盘设定给定转速(位置), 通过中央控制器TMS320LF2407 来产生PWM脉冲信号来控制步进电机的转速(位置),可以采用光电编码器对步进电机的转速( 位置) 进行采样检测实现闭环控制, 也.可以采用开环控制无需转速( 位置) 信号, 以上过程中的多个变量、参数可以在液晶显示屏上得到直观地反映。
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６ ０ ０ ；２ １２ ９ ．中国科 学院研究生院 ，北京 １０ ３ ） ０ ０９
要 ：鉴于相机调焦过程 中频繁 变步长 、频繁启 停 ，粗 调焦 时快速 性好 、精 调焦时 位置控 制精度 高 的工 作需求 ，
提出了基 于 Ｄ Ｐ与光栅的步进 电机速度 与位 置复合控制方法 。通过对步进 电机 矩频 特性 曲线 的分 析 ，速度控制 采用 Ｓ 指数 曲线升降法 。离线计算 出升 降频表 格 ，运行 中采用查表方式 改变定 时器周期寄存器装载值 ，从而改变输 出 Ｐ ＷＭ 脉 冲的频 率以实现电机升降速控制 。位 置控制利用光栅尺进行位 置测量实现位置 的闭环控 制 ，实验表 明重复定 位误 差小 于 ２ ｍ。速度与位置复合控制使 系统 同时具备 了稳定性 、高 速性 和高精度性 。 关键 词 ：Ｄ Ｐ Ｓ ；步进电机 ；速度控制 ；位 置控 制
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第４ ４卷 第 ９期
２０１ 芷 １
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Ｖｏ． ４ Ｎ ． １４ ． ０ ９ Ｓ ｐ ２ 光栅 的步 进 电机 速 度 与位 置 复 合控 制 Ｓ
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（ ．中国科学院光 电技术研究所 ，成都 １
摘
鹤 ，高晓 东‘