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《武汉理工大学》 2007年
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基于单片机的高精度步进电机控制研究

章烈剽  
【摘要】: 近年来硬盘制造业高速发展,大容量、小体积、高读取速度的硬盘,是硬盘市场的发展趋势。这些体积小、结构复杂的硬盘对加工工艺提出了很高的要求。而加工中主要是采用步进电机作为伺服控制系统的。 步进电机以其独特的特点可以在无速度传感器和无位置传感器系统中实现精确的开环状态定位或同步运行。我们通过调节发送给步进电机的步进脉冲个数来实现精确的位移或者角度定位,而调节发送的步进脉冲频率就可以实现速度调节,这些都有利装置或设备的小型化和低成本,因而在众多领域中得到广泛的应用。 细分驱动技术是一种能有效改善步进电机低频特性和提高步进精度的驱动技术。广泛应用于对工况要求较高的场合,尤其在一些要求高精度、低噪音、低振动的系统中,细分驱动成为步进电机驱动的首选驱动技术。 本文先介绍了三相混合式步进电机的结构和工作原理,然后在对步进电机细分驱动技术、PWM逆变技术以及单片机研究的基础上,分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用,论述了正弦波细分驱动可以实现等步距角、等力矩均匀细分驱动的原理,提出了一种基于正弦电流细分和电流追踪型脉宽调制(PWM)的细分驱动技术,该方案中正弦电流细分技术基本上克服了传统步进电机低速振动大和噪音大的缺点,减小发生共振的几率。电流追踪型脉宽调制(PWM)技术使电机运行在较大速度范围内转矩保持恒定。该方案能避免其它相绕组的感应电压和绕组电流的漂移带来的误差,提高了细分精度。本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM存储器及可编程键盘/显示控制器Intel-8279等组成,单片机是控制系统的核心。采用IR2130功率驱动芯片作为三相混合式步进电机的功率驱动器件。文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。 最后本文又通过实验对这个系统的可靠性和步进精度进行了测试,实验结果表明该系统能够满足用户的定位精度要求,有效的抑制了运行噪声和机械振动。同时由于该系统实现了恒力矩细分驱动,从而提高了系统的可靠性,降低了成本。具有较强的实用件。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM383.6

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郭颖平;育果袋机自动控制系统[D];河北农业大学;2008年
2 王德智;基于单片机的超硬刀具刃磨设备的数控改造[D];大连理工大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈敏祥;五相混合式步进电动机驱动新技术[J];电机与控制学报;1998年01期
2 王宗培,赵书韬,任雷,朱东起;混合式步进电动机的研究(一)[J];电工技术杂志;1998年03期
3 熊腊森,王汝琴;电流型PWM控制器UC3845及其在弧焊逆变电源中的应用[J];电焊机;1998年04期
4 易长松;新型三相混合式步进电机驱动器[J];机电一体化;2001年06期
5 华蕊;步进电机细分驱动技术综述[J];佛山科学技术学院学报(自然科学版);1999年03期
6 周明安,朱光忠,宋晓华,肖俊建;步进电机驱动技术发展及现状[J];机电工程技术;2005年02期
7 唐竞新,祝永进;脉冲电流源型步进电机驱动器的研究[J];清华大学学报(自然科学版);1999年09期
8 林成武;步进电机微步驱动分析[J];沈阳工业大学学报;1996年S1期
9 王宗培,程智;二相混合式步进电动机系统转矩提升的实践[J];微电机;1998年01期
10 王宗培,赵书韬,任雷,朱东起;混合式步进电动机的研究(二)[J];电工技术杂志;1998年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张旭辉;管道对接焊缝自动超声检测系统的研制[D];西安科技学院;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程智,任雷,王宗培;二相混合式步进电动机通电方式的新设计[J];电工电能新技术;2000年01期
2 任雷,程智,韩光鲜,王宗培;五相和二相混合式步进驱动系统的新比较[J];微电机;1999年05期
3 季长路,张家钰;激光基准信标仪的研制[J];安徽机电学院学报;2000年01期
4 季长路,张家钰;激光基准信标仪中CPU及其控制原理的分析与设计[J];安徽机电学院学报;2000年02期
5 张小印,陆辰,刘云岗,陆家祥,邵莉;采用微处理器的VGT控制系统[J];车辆与动力技术;1994年04期
6 张晓青;直流电动机数字PWM调速系统设计[J];北京机械工业学院学报;2000年04期
7 原立家;祝连庆;董明利;;高精度的步进电机控制系统设计[J];北京机械工业学院学报;2006年01期
8 李山;步进电机细分控制的研究[J];重庆工学院学报;1998年02期
9 秦永左;单片机控制步进电机的微步控制方法[J];长春光学精密机械学院学报;1998年03期
10 袁璐,刘桂礼,李东,王艳;电气安全性能测试 耐压测试系统研究[J];传感器世界;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李新华;杨卫华;邴黎明;刘声华;;电动遮阳篷无刷电机驱动系统研究[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年
2 盛超;王雪帆;;基于CPLD的两相混合式步进电机高倍数细分控制电路[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年
3 袁衡新;曾雄辉;谭智丰;罗宁;;基于无线射频技术的输卵管造影通水仪的研制[A];2008年医疗仪器学术年会暨理事会论文汇编[C];2008年
4 刘海云;韩继征;李玉仓;张浩;胡雪生;;交直交变频三电平矢量脉宽调制模式的原理及调制算法探讨[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
5 姚旺;王京;;基于VxWorks下的三电平PWM整流器的控制研究[A];自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C];2008年
6 胡翊;范之国;魏靖敏;薛艳;;多轴步进电机控制系统设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
7 钟云;张建成;;基于Multisim2001的IGBT电磁暂态分析[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年
8 莫会成;;永磁无刷电动机系统发展现状[A];第八届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2007年
9 隋国荣;陈抱雪;孙蓉霞;涂建坤;;步进电机细分技术在光纤偏振测试中的应用[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
10 罗贤东;张民;;家用电器生产流水线自动检测系统[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林伟杰;永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D];浙江大学;2005年
2 徐中;基于FNNS的感应电机直接转矩控制研究[D];大连理工大学;2001年
3 李开生;通用擦窗机器人控制系统体系结构的研究和实现[D];北京工业大学;2001年
4 张伟;无转速传感器异步电机矢量控制系统控制方法的研究[D];浙江大学;2001年
5 王文举;交流励磁发电机输出电力谐波抑制[D];浙江大学;2001年
6 游有鹏;开放式数控系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
7 张德华;有源箝位谐振直流环节逆变器的双幅控制技术研究[D];浙江大学;2002年
8 郭占社;基于微机械工艺的电磁型平面微电机的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
9 卞松江;变速恒频风力发电关键技术研究[D];浙江大学;2003年
10 林平;变频控制系统集成模块及其控制芯片技术的研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李春阳;嵌入式水中铁含量检测技术研究[D];大庆石油学院;2005年
2 易理告;基于嵌入式系统的24通道舞台电脑灯控制系统的设计[D];广东工业大学;2007年
3 于哲;克隆的图像识别及挑取移液机器人运动控制系统[D];机械科学研究院;2005年
4 代鲲鹏;基于CAN总线的电喷发动机双燃料系统的研制[D];合肥工业大学;2005年
5 李龙;三维激光扫描仪测控技术及回波信号处理方法的研究[D];西北工业大学;2004年
6 叶小蒲;基于图像处理的激光雕刻控制系统的研究[D];武汉大学;2004年
7 杨仕平;变频器的谐波抑制理论及应用研究[D];电子科技大学;2000年
8 尚继发;精密间歇运动机构智能测试系统[D];大连理工大学;2000年
9 张晓英;强复中型电液转换元件特性研究[D];西安理工大学;2001年
10 祝仲禹;基于单片机的无位置传感器无刷直流电动机调速系统[D];广西大学;2001年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨世友,顾宏中,郭中朝;柴油机涡轮增压系统研究现状与进展[J];柴油机;2001年04期
2 史敬灼,徐殿国,王宗培,张劲松;二相混合式步进电动机矢量控制伺服系统[J];电机与控制学报;2000年03期
3 刘道兴;;PID控制及程序实现方法[J];内江师范学院学报;2005年06期
4 徐丽明,张铁中,史志清;玉米自动移栽机取苗机构的设计[J];中国农业大学学报;2000年04期
5 付立思;孙晓杰;吴秀华;朴在林;海鹏;;模糊自适应PID控制器在太阳能干燥温度控制中的应用[J];农业工程学报;2006年07期
6 范云翔,杨子万,,K.A.Adekola,,孙廷琮;温室全自动移栽机的研究开发[J];农业工程学报;1996年02期
7 邓先平,陈凤敏;我国城市轨道交通AFC系统的现状及发展[J];都市快轨交通;2005年03期
8 于明;万燕;苏厚勤;;城市轨道交通自动售检票系统检票机应用软件构架设计与分析[J];城市轨道交通研究;2007年04期
9 蒋存波,张玉,陈小琴,金红;一种步进电机PWM恒流驱动技术的研究[J];桂林工学院学报;2003年04期
10 高亮;8051单片机对步进电机的控制及步进电机升降速曲线的设计[J];测控技术;2002年11期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 曲日;城市轨道交通中闸机智能识别系统及其识别技术的研究[D];天津大学;2005年
2 郑子文;超精密机床伺服控制技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
3 何光东;交流伺服控制技术研究[D];浙江大学;1998年
4 刘九庆;植物根系图像监测分析系统[D];东北林业大学;2005年
5 祝晓才;轮式移动机器人的运动控制[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 雷凯;步进电机细分驱动技术的研究[D];苏州大学;2003年
2 张小杭;基于DSP的两相混合式步进电机细分控制及转矩矢量控制[D];浙江工业大学;2004年
3 毕绍新;步进电机驱动控制的应用研究[D];天津大学;2003年
4 李欣;基于模糊PID控制的步进电机定位系统[D];西北工业大学;2004年
5 张洪波;宽速自适应细分步进电机驱动器研究[D];西北工业大学;2007年
6 王盈;步进电机的细分驱动及动态性能仿真[D];大连交通大学;2007年
7 陆海峰;矿用大功率中压变频器系统设计与样机研制[D];上海交通大学;2008年
8 刘梦亭;基于FPGA控制的步进电机细分驱动系统[D];广东工业大学;2008年
9 何芝强;PID控制器参数整定方法及其应用研究[D];浙江大学;2005年
10 张嫄;城市轨道交通系统的闸机中图像处理与识别技术[D];天津大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宗培,郑大鹏,李春雨;微步驱动步进电动机的角速度均匀性[J];微电机;1996年01期
2 王宗培,孙礼明;混合式功率步进电动机的新型驱动电路[J];微电机;1997年02期
3 王晓明;王宗培;;五相星接电压型逆变器的工作[J];电工技术学报;1989年02期
4 王宗培;陈敏祥;;新型小步距角步进电动机系统[J];电气应用;1992年01期
5 王宗培,陈敏详,姜淑忠;新型可变步距角的步进电动机系统[J];电气应用;1993年01期
6 冯志华;步进电机运行精度分析及细分电路的合理使用[J];微电机;1995年04期
7 沈建中;第九专题 超声成象技术及其在无损检测中的应用[J];无损检测;1994年07期
8 蒋危平;超声波探伤仪及数字化超声波探伤仪[J];无损检测;1997年02期
9 王务同;超声波探伤换能器及其性能要求[J];无损检测;1997年03期
10 陈积懋;无损检测新技术20年回顾[J];无损检测;1998年07期
【相似文献】
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1 郭金明;王念春;陈晓萍;马玉龙;石志;;一种新型可调三相变单相变频调压电源的设计[J];电力电子;2007年01期
2 汤碧翔;赵德安;张超;;一种基于MCU单片机的感应电动机新型SPWM产生方法[J];微电机;2009年06期
3 夏卫锋;林立;甘鹏;;单片机与SA4828控制的SPWM变频电源[J];微计算机信息;2008年32期
4 郭金明;王念春;陈晓萍;马玉龙;石志;;一种新型可调三相变单相变频调压电源的设计[J];山西电子技术;2007年03期
5 周俊杰;钱晓耀;陈上挺;;一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源[J];机电工程;2008年04期
6 傅胜阳;陈辉明;王正仕;;基于AVR单片机的SPWM控制技术[J];机电工程;2007年09期
7 黄靖;;基于PIC单片机的纯正弦车载逆变电源设计[J];海峡科学;2008年08期
8 邢丽峰;宋增月;张晓冬;;ATmega8单片机波形发生器原理及其在逆变电源中的应用[J];信息系统工程;2010年08期
9 陈兴文;刘燕;;基于单片机的步进电机细分驱动器设计[J];电机与控制应用;2009年07期
10 周建琦;;基于80C196MC实现SPWM变频调速控制[J];电机与控制应用;2008年12期
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1 李萍;李亚荣;;基于C8051F020单片机的油井作业监测系统[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
2 唐卫红;曹金荣;李汉军;郑晓慧;杨士亮;;一种单片机音乐盒的设计与制作[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
3 林叶锦;王冬捷;;GRAVINER油雾浓度探测器系统测试电路分析[A];大连海事大学校庆暨中国高等航海教育90周年论文集(机电分册)[C];1999年
4 付贵增;佟仕忠;孔庆祝;马君杰;荆兆东;;公用电话计费器计量管理信息系统[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
5 肖慧;朱昌;;单片机在线测速软件的设计[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
6 陈艳燕;杨小锋;;基于单片机的晶体管特性图示仪[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
7 刘娟;张飞艳;;2M误码仪的设计与测试[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
8 陈健;符秀辉;;基于单片机的沥青软化点测试仪[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
9 黄友锐;黄见;;基于CAN总线的智能变频器的研制[A];煤矿自动化与信息化——第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集[C];2009年
10 娄莹;王雪洁;程万胜;;LCD显示屏智能检测仪的研制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;初学单片机几个不易掌握的概念[N];北京电子报;2001年
2 易懿敏;飞利浦对单片机市场充满信心[N];中国电子报;2001年
3 广东 张则;51系列单片机(C语言)快速入门(六)[N];电子报;2010年
4 ;摩托罗拉“无缝嵌入” 发展中国MCU[N];中国计算机报;2003年
5 陕西 周彦芳;碟机中常用单片机W78E58-24维修方法及资料[N];电子报;2007年
6 重庆 郭学提;浅谈职校生学习单片机的误区[N];电子报;2008年
7 广东 张则;51系列单片机(C语言)快速入门(五)[N];电子报;2010年
8 杭州 赵郑洲;也谈单片机掉电数据保护的方法[N];电子报;2002年
9 山东 牛余朋;谈谈单片机硬件系统设计的基本原则[N];电子报;2004年
10 广东 刘少龙;编程、实验、仿真、ISP四合一单片机学习开发系统ME300B[N];电子报;2005年
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1 彭环云;灌浆自动检测与记录关键技术的研究[D];中南大学;2004年
2 何宁;短脉冲MOSFET调制器及其触发控制技术的研究[D];中国科学技术大学;2006年
3 史云;环境水体石油类污染现场检测技术研究[D];河北农业大学;2009年
4 杨唐胜;青藏铁路冻土试验路基内部应变智能监测系统研究[D];武汉理工大学;2005年
5 刘瑞祥;用微粒过滤器和EGR同时降低柴油机微粒和NOx排放[D];大连理工大学;2005年
6 陈新;基于DSP的变速恒频电源数字变换器平台[D];南京航空航天大学;2002年
7 史志存;电子鼻及其应用研究[D];中国科学院电子学研究所;2000年
8 李忠龙;基于现有传感器的桥梁无线检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 叶涛;精准农业的农田信息采集系统研究与开发[D];中国农业科学院;2006年
10 李会银;基于USB接口的测井电缆数据传输系统研究[D];中国石油大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李玲娟;多细分二相混合式步进电机驱动器的研制[D];西北工业大学;2007年
2 李建波;基于PC机的普通数控车床变频调速系统的研究[D];广西大学;2005年
3 李玉贤;基于SPCE061A单片机的语音识别系统的研究[D];东北农业大学;2004年
4 卢坤;基于光纤迈克尔逊干涉现象的应变测量系统设计[D];南京航空航天大学;2005年
5 李家星;基于IDE硬盘的大容量语音记录仪的研制[D];天津工业大学;2005年
6 周超;基于单片机和CAN总线的混凝土搅拌站控制系统设计[D];西南交通大学;2005年
7 王文军;DGT-1自动测斜仪的研究开发[D];吉林大学;2005年
8 苏国秀;乳化液自动配比及控制系统的研究[D];山东科技大学;2005年
9 邵名波;调制解调器监控电路设计与实现[D];南京理工大学;2005年
10 郑凤杰;多台出租车计价器本机检定管理系统的研制[D];郑州大学;2005年
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