FPGA在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制信號(hào)工作，將FPGA提供的弱電信號(hào)放大為步進(jìn)電機(jī)能夠接受的強(qiáng)電流信號(hào)。FPGA提供給MS-2H090M型驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)主要有步進(jìn)脈沖信號(hào)CP和方向控制信號(hào)DIR，可用于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制，如圖2所示，通過改變發(fā)出的脈沖頻率可進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的速度控制。
MS-2H090M型驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)二相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)的出線方式不同，與驅(qū)動(dòng)器的連接也不同。在該控制系統(tǒng)中采用的電機(jī)86BYG250C為兩相四根線電機(jī)，接法如圖3所示。

3 步進(jìn)電機(jī)的FPGA控制
3．1 步進(jìn)電機(jī)的速度控制
在步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)突然施加的脈沖頻率fo必須小于啟動(dòng)頻率fh，此頻率不可太大，否則也會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。所以步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，必須有升速過程，在停止時(shí)必須有減速過程。在本控制系統(tǒng)中，根據(jù)FPGA的性能特點(diǎn)，變速曲線采用直線細(xì)分原理，控制效果較好。步進(jìn)電機(jī)加速過程中的頻率變化曲線如圖4所示。對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)頻率的上升，直線可以變化N個(gè)臺(tái)階，將頻率細(xì)分為N個(gè)值，用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)平滑啟動(dòng)和停止，可防止失步和過沖現(xiàn)象。

3．2 步進(jìn)電機(jī)的方向控制