步进电机控制系统的设计文献综述

 2023-09-11 11:18:24

本课题的现状及发展趋势:

步进电机又称脉冲电机或阶跃电机,国外一般称为Stepmotor或Stepping motor, Pulse motor,Stepper servo,Stepper等等。目前,随着电子技术拉制技术以及电动机本体的发展和变化,传统电机分类间的界面越来越模糊。这是机电一体化元件组件的必然趋势。就传统的步进电机来说,可以简单地定义为,根据输入的脉冲信号,每改变一次励磁状态就前进一定角度(或长度),若不改变励磁状态则保持一定位里而静止的电动机。从广义上讲,步进电机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电机,也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电机。步进电机的机理是基于基本的电磁铁作用,其原始模型起源于1830年至1860年间。1870年前后开始以控制为目的的尝试,应用于氮弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。此后,在电话自动交换机中广泛使用了步进电机。不久又在缺乏交流电源的船泊和飞机等独立系统中广泛应用。

我国步进电机的研究及制造始于本世纪50年代后期。从50年代后期到60年代后期,主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。这些产品以多段结构三相反应式步进电机为主。70年代初期,步进电机的生产和研究有所突破。除反映在驱动器设计方面的长足进步外,对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段,新品种高性能电机不断被开发。自80年代中期以来,由于对步进电机精确模型做了大量研究工作,各种混合式步进电机及驱动器作为产品广泛利用。自本世纪中叶,步进电机的应用渗进到数控制的各个领域,尤其在(数控)机械中广泛利用其开环拉制的特点。近十几年来,步进电机在FA机器(Factory Automation)和计算机外部设备等领域作为控制用电动机和驱动用电动机而广泛使用。

本课题的价值:

本课题研究的是反应式步进电动机驱动控制系统,使用C语言编程程序,以STC系列8952单片机为核心控制器(STC89C52RC单片机),采用频率选择控制电机速度,采用ULN2003驱动控制,它可以驱动三相、四相永磁式步进电动机。本课题内容主要是基于单片机的永磁式步进电动机驱动控制系统硬件设计,包括控制部分硬件设计、驱动部分硬件设计、电源供电部分的设计和系统软件部分设计。

STC公司生产的STC89C52RC单片机是一种低功耗、低电压、高性能的8位单片机,它采用CMOS和高密度非易失性存储技术,而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容;片内的Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性编程器来编程,内部除CPU外,还包括256字节RAM,4个8位并行I/O口,5个中断源,2个中断优先级,2个16位可编程定时计数器,STC89C52RC单片机是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机,完全满足本课题需要。

使用C语言编程程序,键盘电路和显示电路采用动态扫描技术,节约单片机资源。系统软件采用结构化设计,具有易维护性,可以根据用户新的要求,对软件系统进行少量的修改,使系统功能得到一定程度的提高。

参考文献:

[1]郭豪,赵树忠.基于单片机的步进电机控制[J].机械工程与自动化,2018(01):169-170 173.

[2]彭翾,孟婥,孙以泽.步进电机基于专家PID的转速控制[J].自动化与仪表,2016,31(07):54-57.

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