非零速启停的低功耗步进电机控制器研究

来源：电子测量技术杂志2022年第18期北京时间：

作者：刘 杰，王邦继，周国祥，邱 嵩，刘庆想

单位：西南交通大学 物理科学与技术学院，四川 成都 610031

摘要：为了优化步进电机开环控制性能，对非零速启停的加减速曲线算法及其低功耗硬件逻辑实现进行了研究。针对零速启停的加减速曲线存在控制性能难以充分发挥的问题，提出了一种非零速启停的步进电机线性加减速曲线算法，将加减速过程划分为四种转动模式，可构建任意的线性速度剖面。首先理论推导了四种加减速转动模式的控制脉冲周期；其次结合流水线设计思想优化加减速曲线算法的硬件逻辑模型，在FPGA中设计了步进电机控制器IP核，并采用门控时钟等低功耗IC设计技术实现了IP核的低功耗；最后，搭建了实验平台进行验证。实验结果表明，IP核可以实现四种转动模式的非零速启停控制，实现了高实时、高精度驱动，提升了20%的控制性能，电路面积优化约30%，功耗降低53%，验证了方案的可行性与有效性。

关键词：步进电机;开环控制;非零速启停;现场可编程门阵列;低功耗

基金资助：国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目