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毕业设计〔论文〕开题报告

〔含文献综述、外文翻译〕

题目基于FPGA的步进电机控制器设计

姓名

学号

专业班级

所在学院

指导教师〔职称〕

二○一一年六月十五日

--总结资料

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毕业设计〔论文〕

开题报告

〔包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、

拟解决的关键问题、预期结果、研究进度方案等〕

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1.选题的背景和意义

1.1选题的背景

步进电机已成为出直流电机和交流电机以外的第三类电动机。传统电动机作

为机电能量转换装置，在人类的生活和生产进入电气化过程中起着关键的作用。

可是在人类社会进入电气化时代的今天，传统电动机已不能满足工业自动化和办

公自动化等各种运动控制系统的要求。开展了一系列新的具有控制功能的电动机

系统，其中较有自己特点，且应用十分广泛的就是步进电机。

步进电机的开展与计算机工业密切相关。自从步进电机在计算机外围设备上

取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快的促进了步进电机的开展。

另一方面，微型计算机和数字控制技术的开展，又将作为数控系统执行部件的步

进电机推广应用到其他领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、

光学和医疗仪器以及包装机械等。

步进电机是一种使用非常广泛且易于准确控制的执行元件，随着微电子技术

的开展，其控制方法多种多样。基于FPGA技术对步进电机的转速进展准确控制，

满足了现代工业对步进电机的高要求。

1.2国内外研究现状

步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的创造也逐渐

应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改进，使

得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性

等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机

器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要准确

操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机作为执行元件，

是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子

和计算机技术的开展，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。

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步进电机细分驱动技术是70年代中期开展起来的一种可以显著改善步进电机

综合使用性能的驱动控制技术。1975年美国学者T.R.Fredriksen首次在美国增

量运动控制系统及器件年会上提出了步进电机步距角细分的控制方法。在其后的

二十多年里，步进电机细分驱动技术得到了很大的开展，从本质上讲是对步进电

机的励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，

从而实现步进电机步距角的细分。要想实现步距角均匀细分控制，必须合理控制

电机绕组中的电流，使步进电机内部合成磁场的幅值恒定，每个进给脉冲所引起

的合成磁场的角度变化要均匀。

1.3开展趋势

传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中

起着关键的作用。步进电机作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精

度为100%)的特点，适合应用于各种开环控制。今日，步进电机已广泛的运用在需

要高定位精度、高分解能、高响应性等灵活控制性高的机械系统中了。