基于ARM步进电机平稳控制.pdfVIP

学兔兔 第5期(总第186期) 机 械 工程 与 自动 化 No．5 2014年1O月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MAT10N 0ct． 文章编号：1672-6413(2014)05—0150—02 基于ARM的步进电机平稳控制 刘 凯，傅惠南 (广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006) 摘要：针对弹性浮动研磨系统中步进电机控制所存在的缺点，提出了基于ARM9芯片的嵌入武触摸屏界面 控制方案。通过分析步进电机控制不平稳产生的原因，对步进电机步距角进行细分控制，得到平稳运行的控 制效果。同时基于ARM9芯片，摒弃以往以PC机做为上位机进行人机交互的方案，通过直接操作触摸屏界 面对步进电机进行控制，从而使步进电机操作可视便捷。 关键词：步进电机；人机交互；嵌入式；触摸屏；ARM；控制 中图分类号：TM34 文献标识码：A 0 引言 换另一型号的步进电机。这就造成生产成本的上升和 弹性浮动研磨是针对传统单晶金刚石表面研磨提 生产效率的下降。同时步进电机的分辨率不高，低频 出的一种先进加工方法，在弹性浮动研磨系统中，步进 运行时，电机容易产生振动，而且噪声比其他微电机都 电机的微进给平稳控制往往直接关系到金刚石表面的 高，这使得装置容易损坏，这些都限制了步进电机的应 加工质量，而为了方便步进电机的调试和控制，一般选 用和有效的控制。 择以台式PC机或笔记本电脑作为人机交互的上位 2 步进电机的细分驱动 机。在实际的金刚石表面研磨的加工现场，往往需要 基于步进电机的上述缺点，20世纪70年代，美国 考虑到弹性浮动研磨系统设备的体积、安装的模块化、 学者T．R．Fredriksen首次在美国增量运动控制系统 调试的便捷性、控制的可视化。针对上述问题，提出了 及器件年会上提出了一种对步进电机步距角进行细分 对步进电机进行细分控制以提高其微进给的平稳性， 的控制方法[2]。几十年来细分驱动得到较快的发展， 同时以嵌入式LCD触摸屏作为步进电机微进给控制 使得步进电机的相数和步距角都不受限制，同时对步 的操控界面，取代PC机作为上位机对设备进行人机 进电机的控制也更加方便。 交互操作，从而实现弹性浮动研磨过程的平稳控制。 基于步进电机驱动原理可知，每当向绕组输入一 本文主要研究了如何对步进电机进行细分以达到 个脉冲式相电流时，步进电机转子就转动一个设定的 步进电机的平稳控制，同时在以Samsung$3C2440处 步距角；而当向绕组输入的相电流分别按正弦和余弦 理器为核心的ARM开发板上，实现了在触摸屏界面 的轮廓呈阶梯式变化(如图1所示)时，转子在每个相 上对步进电机的微进给控制。 电流脉冲变量下转过一个微小步距角，则整个步距就 1 步进电机工作原理 分成若干微步距角，而更小的步距角将会使步进电机 步进电机又称脉冲电机，与普通电机的相同之处 的微进给运行更加平稳。 是基于最基本的电磁原理，区别在于它的驱动控制：每 目前，步进电机细分驱动主要采用脉冲宽度调制 向步进电机输入一个电脉冲信号，电机转子对应地转 驱动、斩波恒流驱动、电流矢量恒幅均匀旋转驱动。而 动一定角度的角位移(或直线位移)；