FPGA在步進電機控制中的應用
步進電機的驅動器根據(jù)控制信號工作,將FPGA提供的弱電信號放大為步進電機能夠接受的強電流信號。FPGA提供給MS-2H090M型驅動器的信號主要有步進脈沖信號CP和方向控制信號DIR,可用于步進電機的轉向控制,如圖2所示,通過改變發(fā)出的脈沖頻率可進行步進電機的速度控制。
MS-2H090M型驅動器用于驅動二相或四相混合式步進電機。電機的出線方式不同,與驅動器的連接也不同。在該控制系統(tǒng)中采用的電機86BYG250C為兩相四根線電機,接法如圖3所示。
3 步進電機的FPGA控制
3.1 步進電機的速度控制
在步進電機控制系統(tǒng)中,升速過程由突跳頻率加升速曲線組成(減速過程反之)。突跳頻率是指步進電機在靜止狀態(tài)時突然施加的脈沖頻率fo必須小于啟動頻率fh,此頻率不可太大,否則也會產(chǎn)生堵轉和丟步。所以步進電機在啟動時,必須有升速過程,在停止時必須有減速過程。在本控制系統(tǒng)中,根據(jù)FPGA的性能特點,變速曲線采用直線細分原理,控制效果較好。步進電機加速過程中的頻率變化曲線如圖4所示。對應于啟動頻率的上升,直線可以變化N個臺階,將頻率細分為N個值,用來驅動步進電機平滑啟動和停止,可防止失步和過沖現(xiàn)象。
3.2 步進電機的方向控制
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