基于FPGA的自動液體分析儀步進電機控制系統(tǒng)的設計.pdf

1、液體樣本分析儀器是基于步進電機控制系統(tǒng)的一種醫(yī)學、生物實驗設備。為了達到良好的控制效果，控制系統(tǒng)對步進電機的位置精度要求高，如何減少步進電機的振動、失步、噪音等問題是的系統(tǒng)控制研究難點。本文在研究國內(nèi)外相關領域資料的基礎上，給出了一種基于FPGA的自動液體樣本分析儀步進電機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過生成高頻的PWM信號實現(xiàn)可變細分、可變力矩等功能。由于液體樣本分析儀器是集上位機、數(shù)據(jù)庫、機械結構、下位機、電機驅(qū)動等多領域知識和機構的匯總，本文主

2、要研究自動液體樣本分析儀中的步進電機控制系統(tǒng)部分。
　　針對系統(tǒng)的要求，通過對步進電機運行特性和系統(tǒng)結構進行分析，給出了一種新型步進電機的控制系統(tǒng):結合STM32(MCU)、FPGA和增量型編碼器構成了一個完整的運動控制平臺。平臺采用FSMC接口實現(xiàn)MCU和FPGA之間的通訊;采用閉環(huán)控制確保步進電機按照指令精確運行;系統(tǒng)的核心脈寬調(diào)制模塊分為可變細分控制邏輯與可變力矩控制邏輯:可變細分控制邏輯根據(jù)實時的速度信號輸出不同的細分數(shù)，

3、轉(zhuǎn)速低時細分高，轉(zhuǎn)速高時細分低，這種結構很大程度上克服了步進電機的低頻振蕩以及失步現(xiàn)象并加快了系統(tǒng)的高頻響應速度;可變力矩控制邏輯通過限制低頻時力矩的輸出克服了力矩突變導致的振蕩，提升高頻時的輸出力矩，改善了系統(tǒng)的頻矩特性;驅(qū)動模塊采用LV8729驅(qū)動板以及基于LMD18200的驅(qū)動電路，其中LMD18200驅(qū)動是自主設計的一種新型的步進電機驅(qū)動邏輯。
　　實踐表明，采用FPGA+MCU相結合的控制方法和LMD18200新型驅(qū)動方