基于卷积算法的步进电机驱动控制的软件实现
基于CPLD 的步进电机控制
步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流 顺序切换来使电机做步进式旋转，切换是通过 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ 输出脉冲信号来实现的。所以调节脉冲信号 的频率便可以改变步进电机的转速，改变各相脉冲 的先后顺序，可以改变电机的旋转方向。步进电机 的转速是可以通过 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ 来受控，控制速度有加速、 减速、保持原有状态 ３ 种。
电机驱动方式可以采用双四拍（Ａ Ｂ － Ｂ Ｃ － Ｃ Ｄ －
RCA ２００７．４ 总第 １２１ 期 11
研究与开发
铁 路 计 算 机 应 用
第 １６ 卷第 ４ 期
ＤＡ－ＡＢ）方式，也可以采用单四拍（Ａ－Ｂ－Ｃ－Ｄ－Ａ ）方 式或单、双八拍（Ａ－ＡＢ－Ｂ－ＢＣ－Ｃ－ＣＤ－Ｄ－ＤＡ－Ａ）方式。 各 种 方 式 的 时 序 图 如 下（ 高 电 平 有 效 ）：
文章编号：１００５－８４５１（２００７）０４－００１１－０３
研究与开发
RES EARC H AN D DEVELOPMEN T
基于 ＣＰＬＤ 的步进电机控制
董晓辉， 李国宁
（兰州交通大学 自动化与电器工程学院，兰州 ７３００７０）
摘 要：叙述基于 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ 的步进电机的控制，采用 Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ 语言实现其控制，并在 Ｍ Ａ Ｘ Ｐ Ｌ Ｕ Ｓ ２ 下实现理
２ ＶＨＤＬ 语言设计及仿真
开始
初始化定义
分频及转速控制
Ｄ Ａ Ａ Ｂ ＢＣ Ｃ Ｄ Ｄ Ａ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
ＡＢ ＣＤＡ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
图 １ 双四拍方式
图 ２ 单四拍方式
ＤＡ Ａ ＡＢ Ｂ ＢＣ Ｃ ＣＤ Ｄ ＤＡ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
图 ３ 单、双拍工作方式
上图中示意的脉冲信号是高有效，但实际控制 时公共端是接在 Ｖ Ｃ Ｃ 上的，所以实际控制脉冲是低 有效。ＣＰＬＤ 的 ＳＴＥＰ［３．．０］输出的脉冲信号经倒相驱 动后，向步进电机输出脉冲信号序列。通过 ＣＰＬＤ 控 制步进电机，利用 Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ 语言编写程序输出脉冲序 列到步进电机接口，控制步进电机转正转、反转、加 速、减速、保持原速。
最新基于CPLD的步进电机控制
Keil C51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，如图3.1所示，其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for DOS的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。
开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件。
然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。
目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。
ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。
2.1.1 使用Keil软件建立一个工程Keil是目前进行51单片机开发最常用的编译软件。
关于Keil的使用，有很多的资料介绍，这里只介绍其整个编译过程，在最短时间内开始使用Easy 51DP-2开发板。
对于Keil更详细的介绍，可以参考一些专门书籍资料。
在Keil里，每一个完整的程序，都是以一个工程的形式建立的。
一个工程里可以有一个或多个*.c文件和*.h文件，但只可以有一个main()函数。
一般的做法是将包含main()函数的C文件加入到工程中，其他文件以#include头文件的形式加到这个C文件里。
这样，在编译的时候，其他的文件会被自动的导入到工程里来。
打开Keil软件后，出现（图2.2）所示界面。
当然，如果Keil在上次关闭时有打开的工程，再一次打开时它会自动加载上一次的工程文件。
图2.2 Keil软件主界面首先点击Project->New Project…（Project->Open Project…为打开一个已经存在的工程），如图2.3所示。
图2.3Keil软件打开新工程界面点开后，在出现的对话框中选择工程存在路径，单击“保存”后，出现（如图2.4所示）界面。
基于TMS320C55x步进电机控制系统1
湖南工程学院课程设计课程名称嵌入式系统课题名称基于TMS320C55X的步进电机控制专业电子科学与技术班级0801班学号06姓名指导教师龙泳涛老师2011年12月27日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：嵌入式系统题目：基于TMS320C55X的步进电机控制专业班级：电子科学与技术学生姓名：学号：06指导老师：龙泳涛老师审批：任务书下达日期2011年12月23日星期五设计完成日期2011年12月27日星期二目录第1章DSP应用技术 (5)1.1 DSP简介 (5)1.2 DSP的应用 (6)1.3 DSP系统的开发 (6)1.3.1 DSP系统的开发过程 (6)1.3.2 DSP系统开发过程中相关资料 (6)第2章步进电机的应用 (7)2.1 步进电机的原理 (7)2.1.1 什么是步进电机 (7)2.1.2 步进电机的相关参数 (7)2.2 步进电机的功能特性及其应用 (8)2.2.1 步进电机的功能特性 (8)2.2.2 步进电机的应用 (8)第3章TMS320C55x的硬件结构 (9)3.1 TMS320C55x DSP的基本结构 (9)3.2 C55x的特征及优点 (9)第4章基于DSP的步进电机控制程序设计 (10)4.1 DSP集成开发环境CCS (10)4.1.1 DSP CCS软件编写步骤 (10)4.1.2 DSP CCS软件提供的功能 (10)4.2 基于DSP的步进电机控制程序设计 (12)4.2.1 主程序的编写 (12)4.2.2 中断向量定义文件的编写 (15)4.2.3 配置文件的编写 (17)第5章仿真与调试 (19)5.1 基于DSP的步进电机控制程序仿真 (19)5.1.1 仿真原理 (19)5.1.2 仿真步骤 (19)5.2 基于DSP的步进电机控制程序分析 (23)5.2.1 源程序分析 (23)5.2.2 仿真结果 (23)总结 (24)参考文献 (25)第1章DSP应用技术1.1 DSP简介DSP是指“数字信号处理”（Digital Signal Processing），即是将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。
【2019年整理】基于ATmega128的步进电机控制
基于ATmega128的步进电机控制----基于proteus仿真设计潜刘方摘要：本文以ATmega12驴片机作为系统的CPU来控制步进电动机。
步进电动机具有性能稳定，广泛应用于实际生活中。
由于做实物不仅要耗费金钱，还要耗费大量的时间用来做板子，焊接元器件。
本系统采用了Proteus仿真，只需要画画电路图就可以做出类似实物的效果。
通过测试，本系统可以实现电机启动、停止、加速、减速、正转、反转等控制。
对于广大初学者售企业来说具有很大的学习价值。
关键字：ATmega128 步进电机Proteus 控制稳定一、背景随着生产过程机械化、电气化和自动化的不断发展，出现了步进电机。
这种电机的工作原理与普通的异步电机和直流电机基本相似，但它们在性能、结构、生产工艺有其特殊性。
随着集成化的发展，AVFO其低功耗，高运算速度在单片机的领域中占有重要位置，ATmegeS列AVF^片机主要有ATmega 8/16/32/64128/128L 等。
二、设计方案：本系统由ATmega128乍为CPl^控制步进电机，LED作为案件按下作为显示，来显示有关方面的显示信息。
其总体设计框图如图1所示：°LED显示Atmega128按键输入Q步进电机控制图1总体框架图二、硬件设计：1、步进电机工作原理步进电机不同丁一般的电动机，它是一步一步转动的。
每输入一个脉冲信号，步进电机就转过一定的角度，因此它是一种把脉冲变成角度位移的执行元件。
驱动芯片：ULN2003是高耐压、大电流达林顿阵列，由7个硅PNP达林顿管组成。
ULN200刎电流可达500mA 并且能够在关态时承受50V 的电压，输出 还可以在高负载电流并行运行。
2、总体硬件电路设计总体硬件电路图如图2所示。
图2总体硬件电路图三、软件设计:步进电机控制关键在丁励磁序歹0的定义， 表1给出了四相步进电机的3种励 磁方式。
表1四相步进电机的三种励磁方式按键检测以及处理程序如图3所示下:图3按键流程图步进电机运行流程图如图4所示.图4电机运行流程图主程序流程图如图5所小图5主程序流程图五、总结以心得体会：通过本次系统的制作及仿真，对步进电机的运行原理有了更深的感触，为以后运用电机打下了坚实的基础。
卷积深度学习法在数控机床自动编程中的应用
卷积深度学习法在数控机床自动编程中的应用摘要：阐述了卷积深度学习应用于机械制图识别，利用卷积深度学习深层结构来模仿人脑感知视觉信号机制，自动地提取机械制图图素视觉特征并进行分类识别。
经过深度学习培训开发，卷积深度学习法可以形成基本图素二值矩阵，用于以后比较复杂数控零件自动编程。
关键词：神经网络人工智能机械图纸卷积深度学习可以称为卷积运算，是信号处理领域中最重要的运算之一。
卷积深度学习方法在人工智能领域，也取得了初步成果。
卷积，定义为：F1(t) 与F2(t) 卷积积分，可以简记为：S(t)= F1(t)*F2(t)dt其中，F1(t)＊F2(t) 记为积分卷积。
简称：卷积。
其中星号是卷积运算符。
从以上公式中可以分析出：每当信号处在一个新位置，都要与信号F1(t)相乘，要将这些乘积加起来，而其结果实际上对应着两信号波形相交部分面积。
所以，卷积运算可以用几何图解方式来直观求解。
卷积深度学习原理可以应用在数控机床自动编程中，检验卷积深度学习对于机械图纸识别性能，分别针对不同机械图纸“提取”图纸典型图素，解析出图纸基本二值矩阵，形成基本图像二值进行矩阵采集，采用卷积深度学习算法，最终形成复杂二值矩阵，用于复杂图纸解析与编程。
一、基本结构及原理卷积深度学习本质上是一种有“智商”的学习算法，无需事先知道输入与输出之间精确数学表达式，只要用已知图纸图素对卷积深度学习加以训练，就可以解算出输入与输出之间一种多层非线性二值矩阵，非深度学习算法不能做到这一点。
利用卷积深度学习目的就是试图模仿人脑感知视觉信号机制，通过构建含有多个多层网络来逐层地对图素特征进行重新提取和空间转换，以自动学习到更加有效图素特征表述，从而利用数控机床程序代码有效实现图纸识别，最终实现数控机床自动编程。
二、机械图纸识别方法机械图纸是一种人们表达设计意图，用图样确切表示机械结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的工程语言。
图样由图形、符号、文字和数字等组成，表达设计意图和制造要求以及交流经验技术，从机械图纸设计角度来看，不同类型机械图纸在形状或图形上有较大差异，但通常机械图纸中主要有圆、矩形、三角形、梯形、螺纹等基本图素组成。
基于S7_200PLC实现步进电机的驱动控制_姜雷杰
-40-基于S7-200PLC实现步进电机的驱动控制西安工程大学机电工程学院 姜雷杰 邹兵兵 董少伟【摘要】步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的的执行元件。
驱动步进电机的方法较多，本文旨在用S7-200PLC通过发送脉冲信号给步进电机的驱动器，由驱动器来驱动步进电机进行工作。
本设计采用S7-200PLC和大功率晶体管实现对步进电机的驱动控制，硬件结构简单可靠，成本较低，实用性较强，具有良好的通用性和应用推广价值。
【关键词】步进电机；S7-200PLC；驱动器；晶体管1.引言步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种家电产品中，例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、机械手臂和录像机等。
此外也广泛应用于各种工业自动化系统中。
因此实现对步进电机良好的驱动控制显得十分必要。
驱动步进电机的方法较多，目前流行的是采用S7-200PLC驱动控制步进电机。
步进电机驱动器可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲个数来控制步进电机的位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲频率来控制步进电机的速度和加速度，从而达到调速的目的。
许多S7-200PLC都内置了脉冲输出功能，并设置了相应的控制指令，可以很好的对步进电机进行驱动控制。
本文采用西门子公司的CPU226晶体管输出型PLC对步进电机进行驱动控制。
2.样例系统本文的驱动控制过程为：某运货小车在甲、乙两地之间运行（如图1所示），装货及卸货，在此过程中要求小车准确定位和平稳运行。
要想实现上述控制过程，只需对小车的动力装置（步进电机）进行合理的驱动控制即可。
步进电机的驱动控制方法如图2所示。
驱动控制方法是通过上位机设定参数，利用S7-200PLC输出高速脉冲信号，送给大功率管组成的驱动电路，经过步进电机驱动器去控制步进电机的准确定位和平稳运行。
本文采用的PLC 为西门子公司的CPU226DC/DC/DC、驱动器为SH-20403两相混合式步进电机细分驱动器、步进电机型号为42BYG250B，其步距角为1.8°；相电流为1.5A；保持转矩为0.43（N・m）。
步进电机模糊pid算法基本原理,c语言实现
步进电机模糊pid算法基本原理,c语言实现模糊PID（Proportional-Integral-Derivative）控制算法结合了模糊逻辑和传统PID控制算法，旨在提高系统的鲁棒性和稳定性。
步进电机作为一种常见的执行器，可以通过模糊PID算法实现精确的位置控制。
以下是模糊PID算法的基本原理以及C语言实现的简要步骤：模糊PID算法基本原理：1.模糊化输入和输出：将系统的输入（误差）和输出（控制量）进行模糊化，将其转换为模糊集合。
2.模糊规则库：建立模糊规则库，其中包含了一系列模糊规则，用于描述输入与输出之间的关系。
这些规则可以根据经验知识或系统模型来确定。
3.模糊推理：通过模糊规则库对模糊化的输入进行推理，得到模糊输出。
通常采用最大最小原则或加权平均等方法进行推理。
4.去模糊化：将模糊输出转换为确定性的控制量，即进行去模糊化操作。
常用的方法包括最大隶属度法、加权平均法等。
5.PID调节器：利用模糊输出和经典PID控制算法相结合，调节系统的控制量，使系统达到期望的运行状态。
C语言实现步骤：1.模糊化输入和输出：定义输入误差和输出控制量的模糊集合，并实现模糊化函数。
2.模糊规则库：定义一系列模糊规则，描述输入和输出之间的关系。
3.模糊推理：根据输入误差和模糊规则库进行推理，得到模糊输出。
4.去模糊化：实现去模糊化函数，将模糊输出转换为确定性的控制量。
5.PID调节器：结合经典PID控制算法，根据模糊输出和去模糊化后的控制量进行调节。
以下是一个简单的C语言实现示例：// 模糊化函数float fuzzyfication(float error) {// 省略具体实现，根据误差值计算归属度return fuzzy_value;}// 模糊规则库float fuzzy_rule(float error) {// 省略具体实现，定义模糊规则return fuzzy_output;}// 去模糊化函数float defuzzyfication(float fuzzy_output) {// 省略具体实现，根据模糊输出计算确定性的控制量return control_output;}int main() {float error = 0.0; // 输入误差float fuzzy_input = fuzzyfication(error); // 模糊化输入float fuzzy_output = fuzzy_rule(fuzzy_input); // 模糊推理float control_output = defuzzyfication(fuzzy_output); // 去模糊化输出// 利用确定性的控制量进行PID调节// 省略PID控制算法的实现// 控制步进电机运动return 0;}在实际应用中，模糊PID算法需要根据具体的系统和需求进行调试和优化，以实现良好的控制效果。
用软件实现仪表步进电机的驱动
图7. 微步方式下的驱动电流
为了减少对MCU资源的占用，我们可以将其中的反馈环节删掉，从闭环控制变为开 环控制。对每个阶梯电流，我们事先计算出所需的PWM脉冲的占空比，并做成查找表存 放在FLASH中。在驱动步进电机转动的时候，每走一个微步就从表中取出相应的占空比来 对PWM模块进行设置，然后在当前的这一步结束之前不再改变PWM脉冲的占空比。这样 一来就极大的减少了计算量，使MCU有足够的资源去处理其他的事情。然而，由于定子 线圈具有一定的电感，所以通过线圈的平均电流和PWM脉冲的占空比并不是线性关系， 要想精确的计算出每个阶梯电流对应的占空比是相当困难的；另外，当转子旋转的时候， 还会在定子线圈中产生感生电动势，这个感生电动势会使通过线圈的电流发生改变，而它 的大小又与转子永磁体的磁场强度和旋转速度相关。因此，事实上在开环控制中不管你使 用多么复杂的数学公式来计算占空比，都无法使通过线圈的平均电流总是等于预期的阶梯 电流。不过，所幸的是：在低端的汽车仪表中，并不要求对步进电机的转动控制到那么精 确的程度，我们可以姑且认为通过线圈的平均电流是和PWM脉冲的占空比成正比的，反 正只要减小了每一步跳变的角度（相对于分步方式而言），就可以让步进电机转动得更平 稳一些了，噪声也能减小一些。
下一个平衡位置转动，当它到达平衡位置的那个瞬间，速度达到最大值，而磁场力则变为 零（只考虑切向力，不考虑径向力，因为径向力与转动无关。下同）；然后，如果驱动信 号没有变化的话，转子就会在惯性的作用下继续往前转动偏离平衡位置，这时磁场力将会 增大，而其方向却变成跟刚才相反，于是就使转子减速，当转子与平衡位置的偏离达到最 大时，其速度减为零，然后在磁场力作用下往回加速转动；当转子转回平衡位置时，磁场 力又变为零，而速度不为零，于是在惯性的作用下继续转动偏离平衡位置……如此反复， 只要驱动信号还没有再次改变，转子就会象荡秋千一样在平衡位置附近来回振荡，并在摩 擦力的作用下幅度逐渐减小。这种振荡还会产生一定的噪声，所以用分步方式驱动时，步 进电机的噪声和抖动会比较大。
计算机控制步进电机的软件设计
单片机 为核心 的步进 电机驱动 系统 ， 表现 出良好的控制性 能和低廉的控制成本。 关 键 词 ： 计 算机 控 制 步 进 电机 时序 脉 冲
一
、
系统结构简介
的脉冲串 ，并能按规定的顺序送 出相应的脉冲信号。就是系统设
本文采用Ｍ ｓ ｌ ｃ 一５ 系列单片机作为控制计算机， 用汇编 步进电机是工业过程控制及仪表 中的主要控制元件之一。 它 计的关键。 语言编写程序。控制电机为反应式步进电机（ Ｒ） Ｖ 。 通常起着一个数字， 角度转换器的作用。 作为控制系统中的执行元 用软件产生脉冲信号的方法是先输出一个高电平 ， 然后延时， 件， 具有能快速启动 、 转动精度高的特点。广泛的应用于各类定位 控制中 ， 如绘图仪、 打印机 、 及精密光学仪器等。 再输 出一个低电平。延时时间的长短 ， 即分别保持高、 低电平的时 传统的步进电机控制系统如图一所示 。 变频信号源是一个脉 间长短 ，由步进 电机的工作频率决定 。一般有程序延时和定时器 本文采用程序延时方法。 冲从几赫兹到几十赫兹可连续变化的信号发生器 ， 它为脉冲分配 延时两种方法 ， 根据延时时间的长短， 可采用单循环和双重计数循环延时程 器提供脉冲序列。脉冲分配器根据方向控制信号把脉冲信号按一 序。本设计采用单循环延时方法 ， 流程图及相应程序如图三。 定的逻辑关 系加到脉冲放大器上进行放大 ， 以驱动步进 电机转动
或同型号电机的工作状态改变的情况下。只需性 。要对软件作出
稍微修改即可 。体现了良好的通用
图四 软件延时控制程序流程 程序清单
Ｃ Ｎ Ｒ １ ＰＳ Ａ Ｏ Ｔ ＯＬ ： Ｕ Ｈ
参考资料：
① 实用 微机 与单 片机控 制技 术， 陈 汝全 ， 电子 工业
基于DSP的步进电机控制系统软件设计
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
基于 Ｄ Ｓ Ｐ的步进 电机控制 系统软件设计
俞 洪 （ 北 京联 合大 学 ， 中国 北 京 １ ０ ０ ０ １ １ ）
【 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 Ｄ Ｓ Ｐ
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 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ４ ０ ７为主处理 的 Ｄ Ｓ Ｐ 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 ； Ｄ ｓ Ｐ ； 控 制 系统 、
序流程 图如 图 ３所示 ：
２ ． ２ 系统 的软件设计过程 系统软件设计之前 ． 必须先按照应用 系统的 目 标 与确定信 号处理 的要求和系统 的性能指标 ． 描述一般使用数 学运算序列 、 数据 流图 、 自 然语言或正式 的符号 根据高级语言编写的系统仿真的要求。一般情况 下， 会对输 入信 号适 当的处理 ． 目的是实现该 系统 的最终 目标 ． 不 同的方法导致 确定最佳 的处 理方法 ， 即数字信号处理的算 法（ Ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ １ ， 因此这一步也称算法模拟
２ 系 统 的 软 件 设计 与 实现
２ ． １ Ｄ Ｓ Ｐ集成软件开发环境 Ｃ Ｃ Ｓ ． （ ｃ ｏ ｄ ｅ Ｃ ｏ Ｉ ｎ ｐ ｏ ｓ ｅ ｒ ＂ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ 代码生成室 ）是 Ｔ Ｉ 公 司 ＤＳ Ｐ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。软件 仿真和硬件仿真是两种不 同的开发环境。 不 同的开发环境 ． 具有不 同的功能。 软件仿 真使用 Ｃ Ｃ Ｓ 软件 ． 在Ｄ Ｓ Ｐ 芯 片上运行模拟程序 。 Ｃ Ｃ Ｓ ＂ 有几个 版本 ， 现在 最新到 Ｖ ３ ． １ ， 一 般使用 Ｖ ２ ． １ 或Ｖ ２ ． ２ 。另 外， 根据 Ｔ Ｉ 的Ｄ Ｓ Ｐ分为 Ｃ ２ ０ ０ ０ 、 Ｃ ５ ０ ０ ０和 Ｃ ６ ０ ０ ０系列 ， 则Ｃ Ｃ Ｓ也 相应 有对应的版本。本系统使用的是 Ｃ Ｃ Ｓ ２ （ Ｃ ２ ０ ０ ０ ） 这一版本。 Ｃ Ｃ Ｓ 完成 了系统 软件 的开发 和调试 。 它提供 了一套编程 ． 维护 ． 编 译． 调试环境可 以编译 连接生成 Ｃ Ｏ Ｆ Ｆ （ 通用对象 文件 ） 格式 的可执行 图 ３ 文件的汇编语言和 ｃ语言程序 ．并且 可以把程序下载到 目 标Ｄ Ｓ Ｐ 上 ２ ． ３ ． ２ Ｐ Ｗ Ｍ 波生成程 序设计 运行 调试 Ｃ Ｃ Ｓ开 发流程如 图 ２所示 。 个Ｐ ＷＭ信 号是一 串不 同宽度 的脉 冲序列。这些脉冲被均匀地 分 布在固定长度的循环周期 ， 因此 ， 在每个周期 中有一个 脉冲 。Ｐ ＷＭ （ 载波 ） 周期是这 个固定长度 的时间间 隔也就是周 期 ， Ｐ ＷＭ（ 载波 ） 频
如何优化步进电机的驱动控制算法
如何优化步进电机的驱动控制算法在现代工业和自动化领域，步进电机因其精确的定位和简单的控制方式而得到广泛应用。
然而，要充分发挥步进电机的性能，优化其驱动控制算法至关重要。
首先，我们来了解一下步进电机的基本工作原理。
步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机。
每输入一个脉冲信号，电机就转动一个固定的角度。
这种特性使得步进电机在需要精确控制位置和速度的场合具有独特的优势。
要优化步进电机的驱动控制算法，第一步是提高脉冲信号的精度和稳定性。
脉冲信号的质量直接影响电机的运行精度和稳定性。
可以采用更高精度的时钟源来产生脉冲，减少脉冲的抖动和误差。
同时，对脉冲信号进行滤波和整形处理，去除干扰和噪声，确保信号的干净和准确。
其次，合理的细分驱动是优化控制算法的重要手段。
细分驱动是将一个步距角细分成多个微步，从而使电机的运行更加平滑和精确。
通过细分，可以降低电机的振动和噪声，提高运行的平稳性。
在实现细分驱动时，需要精确计算每个微步的电流和相位，以保证电机的输出力矩均匀。
电流控制也是优化驱动控制算法的关键环节。
合适的电流控制策略可以提高电机的效率和输出力矩。
常见的电流控制方式有恒流控制和斩波控制。
恒流控制可以保证电机在不同转速下的输出力矩稳定，但可能会导致较大的功率损耗。
斩波控制则能够根据电机的转速和负载动态调整电流，提高系统的效率，但控制算法相对复杂。
可以根据具体的应用需求选择合适的电流控制方式，并进行参数优化。
另外，加减速控制对于提高电机的运行性能也非常重要。
在电机启动和停止阶段，过快的速度变化会导致失步和冲击。
通过合理的加减速控制算法，可以实现电机的平稳启动和停止，减少对机械系统的冲击。
常见的加减速控制方法有直线加减速和指数加减速。
直线加减速算法简单，但在高速阶段加速度较大；指数加减速则能够在整个速度范围内实现较为平滑的加速度变化。
为了进一步优化控制算法，还可以引入反馈机制。
例如，使用编码器或霍尔传感器来实时监测电机的位置和速度，将反馈信号与给定信号进行比较，通过闭环控制算法对电机的运行进行调整。
基于卷积算法的步进电机驱动控制的软件实现
基于卷积算法的步进电机驱动控制的软件实现
鲍卫兵;楼利飞;胡继红
【期刊名称】《浙江工业大学学报》
【年(卷),期】2008(036)005
【摘要】为了降低成本和减少噪音,给出了采用普通的MCU对步进电机纯软件模拟控制的方法.在分析步进电机控制原理的基础上,提出了一种新的卷积算法,并推导了卷积系数.以飞思卡尔单片机MC9S12系列和伟力步进电机VID29为实验平台对车用组合仪表的控制进行了验证,该组合仪表已投入到批量生产.实际应用结果表明该方法具有成本低、可靠性高、扩充和维护方便等优势,值得广泛推广应用.【总页数】6页(P509-513,530)
【作者】鲍卫兵;楼利飞;胡继红
【作者单位】浙江工业大学之江学院,浙江,杭州,310024;杭州智源电子有限公司,浙江,杭州,310030;杭州智源电子有限公司,浙江,杭州,310030
【正文语种】中文
【中图分类】TP27
【相关文献】
1.基于S7-200PLC实现步进电机的驱动控制 [J], 姜雷杰;邹兵兵;董少伟
2.基于ARM9和QT的步进电机驱动控制系统设计与实现 [J], 朱耀麟;沈昕宇
3.基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现 [J], 孙硕;夏妍
4.基于PLC驱动控制步进电机的设计与实现 [J], 谢永海;徐远哲;高洪涛
5.基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现 [J], 孙硕;夏妍
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于简单芯片的步进电机驱动器设计带multisim仿真
基于简单芯片的步进电机驱动器设计（附带MULTISIM仿真源程序）前言步进电机作为，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是一种，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
通常电机的转子为永磁体，当电流流过时，定子绕组产生一矢量。
该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。
当定子的矢量磁场旋转一个角度。
转子也随着该磁场转一个角度。
每输入一个电，电动机转动一个角度前进一步。
它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与成正比。
改变绕组通电的顺序，电机就会反转。
所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。
1.任务需求分析设计要求：本次课设主要任务为：设计一个由放坡发生气供给时钟信号的四相步进电机驱动装置。
该装置可实现：一，电机启动/停止控制。
二，电机正转/反转控制。
三，转速控制。
四，步数控制。
五，步进电机的驱动电路足够驱动小功率单极性四相步进电机。
五，实现单极性四相步进电机的单项激励、双向激励、四相八拍激励。
具体要求分析：要实现以上功能，必须先对步进电机的原理、结构有初步的了解。
下面，就先简单介绍一下步进电机的工作原理：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元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
步进电机控制-C程序及仿真
步进电机步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。
步进电机可以直接接受数字信号,不需要进行数字与模拟量的转换,具有高精度快速启停能力。
在非超载的情况下，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
一、步进电机的结构和工作原理步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。
步进电机的最大特点是其“数字性”，对于微电脑发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度（简称一步），如下图所示。
如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。
同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。
步进电机在构造上有三种主要类型：反应式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet,PM）和混合式(Hybrid Stepping,HS)。
•反应式定子上有绕组、转子由软磁材料组成。
结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。
•永磁式永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。
其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。
•混合式混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。
其特点是输出力矩大、动态性能好，步矩角小，但结构复杂、成本相对较高。
混合型，因具有高精度、高转矩、微小步进角和数个优异的特征，所以刚开始在OA 关系，其它的分类上也大幅的被使用，特别是在生产量上大半是使用在盘片记忆关系的磁头转送上。
按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。
基于CPLD的步进电机控制器
物流领域：用于 自动化输送系统 的控制，实现货 物的快速、准确 和可靠输送。
医疗器械领域： 用于精确控制医 疗设备的运动， 如手术机器人、 诊断设备和康复 设备等。
感谢观看
汇报人：XX
步进电机具有较高的定位精度和响应速度，广泛应用于各种自动化设备和 控制系统。
步进电机的工作原理基于电磁感应原理和磁力矩的作用，通过控制励磁绕 组的电流方向和相位，实现电机的旋转。
步进电机控制器的功能和作用
控制步进电机的启动、停止和方向 实现步进电机的速度和位置控制 接收外部信号，根据需要进行调整和控制 集成多种传感器和保护功能，提高系统的稳定性和安全性
CPLD的发展趋势
不断缩小芯片尺寸
集成更多的功能模块
更高的性能和可靠性 更加广泛的应用领域
03
步进电机控制器概述
步进电机的定义和工作原理
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。
工作原理：步进电机通过接收控制器发出的脉冲信号，按照一定的步进角 度旋转，从而实现精确的定位和速度控制。
维护困难：一旦出现故障，需要 专业人员进行维修和调试
基于CPLD的步进电机控制器的未来发展方向
技术创新：不断优化CPLD技术和步进电机控制算法，提高控制精度 和稳定性
应用拓展：扩大应用领域，如高精度定位、智能制造、医疗器械等
智能化发展：结合人工智能和机器学习技术，实现自适应控制和智能 决策
绿色环保：发展低能耗、低噪音、低电磁干扰的步进电机控制器， 满足环保要求
基于CPLD的步进电机控制器的硬件设计
CPLD选择：根据控制器需求选择合适的CPLD芯片 电源设计：为控制器提供稳定的电源 接口设计：实现控制器与步进电机之间的信号传输 驱动电路设计：根据步进电机型号选择合适的驱动芯片，实现电机驱动
数控系统中基于CPLD的步进电机驱动模块的设计
数控系统中基于CPLD的步进电机驱动模块的设计李莉;熊晶【摘要】介绍一种采用大规模可编程逻辑器件CPLD来控制步进电机的方法,对电机的控制方式为四相八拍。
通过对CPLD进行编程,从而对电机达到启动,停止,正转,反转的控制。
采用的编程语言为VHDL语言,使用的编程环境为MAX＋PLUS II。
最后通过软件仿真达到精确的仿真结果。
%In CNC system,the step-motor is controlled by single chip,now another method is introduced in the article that the step-motor is controlled by CPLD.This method of motor control is 4 phase and eight time.Through the program of CPLD,the motor can be controlled to start,stop,rotate and reverse.The program language is VHDL and the Program environment is MAX＋PLUS II.At last the emulation result is realized exactly.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】3页(P41-42,71)【关键词】CPLD;控制;步进电机;VHDL【作者】李莉;熊晶【作者单位】太原理工大学阳泉学院信息系,山西阳泉045000;武警武汉指挥学院船舰基础教研室,湖北武汉430068【正文语种】中文【中图分类】TM3060 引言数控技术是以数字量编程实现控制机械或其他设备自动工作的技术，数控机床就是采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。
机床数控系统主要由几个部分组成:零件加工程序的输入、数据处理、插补计算和运动机构的控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄｅ Ｏ ｒ ｄ ｅ ｃ ｔ ａ ｏｉｅ，ｔ ｏ ｔ ｒ ｅ ｏ ｓｍ ｕ ａ ｅ ｔ ｒｖｅ ｃ ｎｔ ｏ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｒｔ ｅ ｕｃ ｏｓ ｎｄ ｎ ｓ ｈｅ ｓ ｆｗａ ｅ ｕｓ ｄ ｔ ｉ ｌ ｔ ｈｅ ｄ ｉ ｏ ｒ ｌｆ ｒ
ＢＡＯ ｅ— ｉｇ ，Ｌ Ｗ ｉ ｎ ｂ ＯＵ —ｅ。 Ｌｉ ｉ，ＨＵ ｉ ｏ ｇ ｆ ｊ— ｎ 。 ｈ
（ ． ｈｊ ｎ ｏｌｇ ，Ｚ ｅ ａ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ２ ， ｉａ １ ｚ ｉ ａ ｇ Ｃ ｌ ｅ ｈ ｊ ｎ ｉｅ ｓ ｙｏ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｅ ｉ ｔ Ｔｅ ｎ ｚ ｏ １ ０ ４ Ｃｈｎ
ｃ ｅ ｆｃｅ Ｓ ａ ｓ ｄｕｃ ｄ Ｔｈｉ ｏ ｒ ｌｍ ｅ ｈｏ ｏ ｂ ｎａ ｉ ｎ ｉ ｔ ｕｍｅ ｔ ｉ ｅ ｉｉ ｄ ｂａ ｅ ｏ ｆｉ ｉｎｔｉ ｌｏ ｄｅ ｅ． ｓ ｃ ｎｔ ｏ ｔ ｄ ｏｎ ｃ ｍ ｉ ｔｏ ｎｓ ｒ ｎ ８ ｖ ｒｆｅ ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｘｐ ｒｍｅ ｐｌ ｔｏ ｍ ｔ Ｍ Ｃ９ ２ ｎｄ ｈｅ ｅ ｅ ｉ ｎｔ ａ ｆ ｒ ｗｉｈ Ｓ１ ａ Ｗ ｅ ｌ ａ ｎ ｓ ｅ ｉ ｍｏｔ Ｄ２ ． Ｔｈ ｃ ｌｇ ｉ ｔ ｐｐ ｎｇ ｏｒ ＶＩ ９ ｅ ｏｍｂ ｎａ ｉｎ ｉ ｔｏ ｉ ｔｕｍｅ ｓ ｈ ｖｅｂｅ ｎ ｐｕ ｎｔ ｓ ｏｄ ｔｏ ｎｓ ｒ ｎｔ ａ ｅ ｔｉ ｏ ｍａ ｓ ｐｒ ｕｃ ｉ ｎ．Ａｃ ｕ ｌａ ｐｌｃ ｔｏ ｅ ｕｌｓｓ ｏ ｔ ｔｔ ｔ ｏｄ ｔ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｔ ｈ ｗ ｈａ ｈｅ ｍｅ ｈ
基 于卷 积 算 法 的 步进 电机 驱 动 控 制 的软 件 实 现
鲍 卫 兵 楼 利 飞 。 胡 继 红 ， ，
（ ． ７ ２１； １ Ｎ ２７ ＿ ｋ￣ 之 江 学 院 ， 江 杭 州 ３ ０ ２ ； ． 州 智 源 电子 有 限 公 司 ， 江 杭 州 ３ ０ ３ ） ， １ ｔ 浙 １ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ４ ２ 杭 浙 １ ０ ０
维普资讯
第 ３ ６卷 第 ５期
２０ ０ ８年 １ ０月
浙 江 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｚ Ｅ Ｉ Ｈ ＪＡＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＨ ＮＯＬＯＧＹ Ｉ ＯＦ ＴＥ
Ｖ ｏ１３６ Ｎ Ｏ． ． ５ Ｏ ｃ． ２ ８ ｔ ＯＯ
Ｓ ｆｗａ ｅ ｉ ｐｌ ｍ ｅ ｔ ｔｏ ｆ ｔ ｒ ｖ ｏ ｒ ｌｏ ｔ ｐ ｎｇ ｏ ｔ ｒ ｍ ｅ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｄ ｉ ｅ ｃ ｎｔ ｏ ｆ ｓ ｅ ｐｉ
ｍ ｏ ｏ ａ ｅ ｎ ｅ ｎｖ ｌ ｔ０ ｒ ｔ ｔ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ０ ０ ｕ ｉ ｎ ａ ｉｈｍ ｅ ｉ ｔｃ
ｉ ｌ ｗ ｏ ｔａ ｄ ｈ ｇ ｅ ｉ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｉ ｆ ｃｌ ａ ｅ Ｏ ｂ ｘ ａ ｄ ｄ ａ ｄ ｍ ａ ｎ ａ ｎ ｄ Ｉ ｓ ｗｏ ｔ ｏ ｂ ｓ ｏ ｃ ｓ ｎ ｉ ｈ ｒ ｌ ｉ ｔ ｎ ｔ ａ ｉ ｔ ｔ ｓ ｔ ｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｎ ｉ ｔ ｉ ｅ ． ｔｉ ａ ｉ ｉ ｒｈ ｔ ｅ
表 已投 入到批 量 生 产 实际应 用结果 表 明该 方法具 有成 本低 、 靠性 高 、 充和 维 护方便 等优 势 ， 可 扩 值
得 广泛 推 广 虚 弱 。
关键 词 ： 步进 电机 ； 制驱 动 ； 合仪 表 ； 控 组 卷积 算 法 ； 卷积 系数 中图分 类号 ： ２ ＴＰ ７ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６４ ０ （０ ８ ０ —５ ９０ １ ０ —３ ３ ２ ０ ） ５０ ０ —５
ｓ ｅ ｉ ｏ ｏ ｉ ｐ ｅ ｅ ｅ ｗ ｉｈ ｔ ｐｐ ｎｇ ｍ ｔ ｒ ｓ ｒ ｓ ｎｔ ｄ ｔ ｏｒ ｉ ａ ｙ ｄ ｎ ｒ Ｍ ＣＵ ． Ｂａ ｅ ａ ｌ ｚｎｇ ｈｅ ｏｎｔｏ ｐ ｉ ｉ ｅ ｎ ｓ ｄ ｏｎ ｎａ ｙ ｉ ｔ ｃ ｒ ｌ ｒｎｃｐｌ ｉ ｓ ｅ ｐｉ ｏｔ ，ａ ｋｉ ｆ ｎ ｗ ｏ ｖｏ ｕｔｏ ｌ ｏｒｔ ｓ ｐ ｏｐ ｓ ｄ ａ ｄ ｃ ｒ ｅ ｐ ｄｉ ｏ ｏ ｕｔｏｎ ｔ ｐ ｎｇ ｍ ｏｒ ｎｄ ｏ ｅ ｃ ｎ ｌ ｉ ｎ ａ ｇ ｉｈｍ ｉ ｒ ｏ ｅ ｎ ｏ ｒ ｓ ｏｎ ｎｇ ｃ ｎｖ ｌ ｉ
ｗｉ ｌ ｏ ｄｅｙ ｐｒ ｍｏｔ ｄ ａ ｐｐ ｉｄ ｅ ｎｄ ａ ｌｅ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｐｐｉ ｏ ｏｒ ｃ ｎｔ ｏ ｎｄ ｄｒｖ ｒ； ｏｍ ｂ ｎａ ｉ ｉ ｔ ｕ ｅ ； ｏｎ ｌ ｔｏ ｒｔ ｍ ｅ ｉ ｎｇ ｍ ｔ ； ｏ ｒ ｌ ａ ｉ ｅ ｃ ｉ ｔｏｎ ｎｓ ｒ ｍ ｎｔ ｃ ｖｏ ｕ ｉ ｎ ａ ｉｈ ｔｃ； ｃ ｎｖ ｕ ｉ ｎ ｃ ｅ ｆｃｅ ｔ ｏ ｏｌ ｔｏ ｏ ｆｉｉ ｎ
摘要 ： 了降低 成 本和减 少噪 音 ， 出 了采 用普 通 的 ＭＣ 对 步进 电机 纯 软件 模 拟 控 制 的 方法． 为 给 Ｕ 在
分析 步 进 电机 控 制原理 的基 础上 ， 出 了一种 新 的卷 积 算法 ， 提 并推 导 了卷 积 系数 ． 飞思 卡 尔单 片 以 机 ＭＣ９ １ Ｓ ２系列和伟 力 步进 电机 ＶＩ ９为 实验 平 台对 车用组 合仪 表的 控制进 行 了验证 ， 组 合仪 Ｄ２ 该