高分辨率步进电机控制系统研究开题报告

 2021-08-14 03:00:47

1. 研究目的与意义(文献综述)

电机为工业发展不可缺少的一大要素,并扮演这重要的角色。电机的应用不仅在动力应用方面不断扩大,而且在控制领域的使用范围也在不断扩大。随着控制电机重要性的增加,控制电机的使用量也逐年增加。步进电机是一种控制电机,不使用反馈回路,就能进行速度控制及定位控制,即所谓的电机开环控制。其应用主要以处理办公业务能力很强的oa(office automation,办公自动化)机械和fa(factory automation,工厂自动化)机械为核心,并广泛应用于医疗器械、计量仪器、汽车、游戏机等。就数量来讲,oa机械方面的应用约占步进电机使用总数的75%。

虽然步进电机最近被大量应用,但其原理早已有之。步进电机与电磁铁和柱塞泵同一时期开发,法国人佛罗曼提出了将电磁铁的吸引力转化为旋转力矩的方法。当时,激磁相的切换用机械式凸轮的接触点来完成,这就是步进电机的原型。现在还有旋转线圈式的应用方法。1920年步进电机的实际应用才开始,称为(variable relutance,变磁阻)型步进电机,被英国海军用作定位控制和远程遥控。

混合式hb(hybrid的缩写,是vr与pm复合的意思)型步进电机的产生,大约在1952年,由美国ge公司的karl feiertag开发的发电机演变而来。与现在的两相hb型步进电机结构相同,取得了us专利。当初作为低速同步电机使用,其后,由美国的superior electric公司和sigma instruments公司开发出两相1.8°步距角的hb型步进电机。当时因为电流小、电感大、恒电压驱动的关系,换相脉冲只有300pps(现在的为10-20kpps )另一方面,从驱动电路方面看,步进电机的发展与晶体管半导体元件的发展密不可分。1950年研制出二极管半导体,1964年开发出mos半导体,1965年出现ic,1967年lsi实用化。特别是经过1950~1965年间半导体材料的高速发展,进入20世纪70年代,由于价格便宜,可靠性高的逻辑数字电路得到广泛应用,使步进电机的使用量急剧增加。

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2. 研究的基本内容与方案

步进电机是一种将电脉冲转换角位移的精确元件,它受脉冲信号控制,其位移与输入数字脉冲个数成严格正比的关系。通常步进电机控制系统的构成如图所示,它包括脉冲分配器和功率驱动器两部分。

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3. 研究计划与安排

第1~3周:认真阅读任务书,查阅相关文献资料,明确研究内容,完成开题报告的撰写,并完成至少一篇英文文献的翻译。

第4~5周:分析步进电机结构和运行原理,建立数学模型。

第6~9周:分析步进电机控制的方法,提出步进电机的控制方案。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 周黎杨世洪,高晓东步进电机控制系统建模及运行曲线仿真电机与控

制。2011,15(1);20-25.

[2] 程树康,刘宝延步进电动机及其驱动控制系统哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社。2007.8

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