第一章 绪论

1。1 课程研究背景及意义

步进电机是一个能够在各类数控系统中起到将数字信号与模拟信号互相转换 的元件，同时又能够成为带动负载的驱动型电机[1]。

因为步进电机使用的是直接开环控制，所以整个系统结构并不复杂，而且造价 相对较低，值得信赖，使用年限长。作为一种特种电机，步进电机有非常多的突出 的地方，所以直至目前为止，步进电机已被很多方面规模应用。论文网

虽然步进电机有如此多的优点，但是没有一个适合的驱动器的话，就无法完美 发挥它的性能。优秀的步进电机驱动器更加值得信赖，具有一定的抵抗干扰的性能， 并且安装和维护简单而便宜。正因如此，现在的研究上，基本上都是将步进电机和 与之相配的驱动技术配合研究。

现在的科学技术日益要求产品的精细化，各类项目都对步进电机的分辨率具有 很高的要求[2-4]。因此，对于步进电机来说，达到相当高的精度变成了一个挑战。

现在有两种方法可以让步进电机的工作精度达到较高的高水准：

（1）增加步进电机里面的绕组数，可以让步距角变得更小。但是这样做的话 会就需要步进电机有更大的内部空间，加大设计难度，同时也需要更多的制作资金。

（2）加大对步进电机的结构、原理等方面的探索，写出创新的数学模型，寻 找与众不同而创新驱动技术。

而目前所寻找到的技术就是本文即将讲解的细分驱动技术。细分驱动技术，不 需要去改变步进电机里面的结构，就可以将步距角减少到之前的几百分之一，这样 可以改善步进的精准度，从而更加适应设计的需求。

为了让步进电机细分驱动器可以使用地更加简易且易于变通，使驱动器可以得 到更大规模地运用，以至于更大范围地推广步进电机，设计优良的细分驱动器是现 在研究的首要目的。

1。2 国内、外的研究现状和发展趋势

1。2。1 步进电机驱动器的发展

1。2。2 国内研究现状

1。2。3 国外研究现状

1。2。4 发展趋势

1。3 课题研究的目的

这个课题的目的，是设计并仿真出两相混合式步进电机细分驱动器，能够完成 基础的功能；在理论知识上，对步进电机的原理，规律，驱动技术更加了解。

满足条件：

（1）实现细分驱动

（2）电压：8~36V

（3）电流：2。8A 可调

（4）实现正反转

1。4 主要研究内容和论文结构安排

1。4。1 主要研究内容

（1）研究两相步进电机的内部结构，步进原理，通电励磁方式等内容，为系统设 计奠定原理基础。

（2）有针对性地学习步进电机细分驱动的原理，综合给出设计方案。

（3）选择合适的细分驱动技术与细分电流波形。

（4）研究 FPGA 自顶向下的设计理念，利用 Verilog 语言编写各个模块。

（5）综合仿真细分系统。文献综述

（6）对实验结果进行分析研究，对该细分系统提出改进。

1。4。2 主要完成的工作

（1）系统总体方案的设计 参考并对比以前的研究人员做出的设计方案，结合自身实际状况，决定设计方

向和最终方案。

（2）Matlab 仿真设计

利用 Matlab 对系统进行仿真，做出应该输出的仿真波形。

（3）FPGA 逻辑设计

FPGA 的设计是用的自顶向下的方法，清楚设计项目需要完成的工作后，先决 定顶层模块，再根据顶层模块中需要调用的下级部分，设计并完成。最后配合 Modelsim 仿真得出结果。