步进电机开环控制系统设计毕业设计

哈尔滨理工大学毕业设计

2013 年06月14 日

步进电机开环控制系统设计

摘要

详细讨论步进电机的工作原理及其特性，论述了步进电机控制系统的设计方案及其控制原理，简单易学,可靠性高。步进电机是一种常用的机电执行元件,可靠性高,成本低,实用性强,具有较高的通用性和应用推广价值。步进电动机突出的优点是它可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可靠，因此在众多领域有着极其广泛的应用。开环系统的优点是系统简单、成本低。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，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。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。

关键词步进电机；开环控制；调速

目录

摘要...................................................................................................................... I

第1章绪论..................................................................................................... - 3 -1.1 课题背景.............................................................................................. - 3 -1.2 步进电机工作原理.............................................................................. - 5 -1.3 系统设计的目标.................................................................................. - 5 -第2章步进电机的分类、基本结构............................................................. - 7 -2.1步进电机的分类.................................................................................. - 7 -2.2 步进电机的基本结构.......................................................................... - 7 -

2.2.1电机固有步距角........................................................................... - 7 -

2.2.2步进电机的相数........................................................................... - 8 -

2.2.3保持转矩(HOLDING TORQUE)....................................................... - 8 -

2.2.4钳制转矩(DETENT TORQUE)......................................................... - 8 -2.3 步进电机主要特点.............................................................................. - 8 -2.4 步进电机在工业控制领域的主要应用情况介绍.............................. - 9 -2.5本章小结.............................................................................................. - 9 -第3章步进电机开环系统硬件电路的设计............................................... - 10 -3.1 单片机的选择.................................................................................... - 10 -3.2 步进电机的选择................................................................................ - 11 -3.3 驱动电路的选择................................................................................ - 12 -3.4 反馈电路的选择................................................................................ - 14 -3.5 电源电路设计.................................................................................... - 15 -3.6 抗干扰设计........................................................................................ - 15 -3.7 看门狗电路........................................................................................ - 16 -3.8 本章小结............................................................................................ - 16 -结论.. (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)