[發明專利]基于FPGA的步進電機升降速控制方法

有效

• 申請號: 201711148584.7
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107800338B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 莫良雄
• 申請（專利權）人: 深圳怡化電腦股份有限公司;深圳市怡化時代科技有限公司;深圳市怡化金融智能研究院
• 主分類號: H02P8/14
• 分類號: H02P8/14
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 官建紅

一種基于FPGA的步進電機升降速控制方法，包括：基于啟動頻率、運行時間和目標頻率，根據預設的運行公式生成被控步進電機的速度表；根據升速或降速需求確定對所述速度表的讀取順序；基于確定出的所述讀取順序讀取所述速度表，利用時鐘產生脈沖信號驅動所述被控步進電機進行升降速運動。在步進電機速度的控制中，通過速度表改變脈沖頻率以驅動步進電機進行加減速，如此，可以對步進電機的運動精確控制，保證電機的可靠性、不失步，實用性好；而且，步進電機升、降速采用同一張表，降速時，只需要倒序讀取表中數據即可，簡化了設計，減少RAM容量。

技術領域

本發明屬于步進電機控制技術領域，尤其涉及一種基于FPGA(FieldProgrammable Gate Array，現場可編程門陣列)的步進電機升降速控制方法和系統。

背景技術

目前，由于步進電機的特性，在驅動負載時，電機在啟動和停止階段往往需要加、減速控制，而各種加減速曲線中，采用S形曲線進行升降速更適合于步進電機的矩頻特性。

步進電機是一種離散的運動裝置，廣泛應用于國民經濟的各個領域，目前通用的控制方法是采用單片機結合步進電機控制器的方法進行控制，該種控制方法的缺點是：1、由于單片機的運行速度限制，在實現細分驅動時，步進電機速度不高；2、單片機通過定時器控制步進電機的步進脈沖的產生，由于定時器的時間分辨率有限，所以步進電機的運行速度調節是離散的，各級速度之間間隔較大，在一些對速度要求嚴格的場合不能滿足要求；3、由于速度的間隔較大，造成各個速度之間的力矩也不連續，并且由于慣性的原因，容易發生失步；4、步進電機無法按預設步數進行轉動。

因此，傳統的步進電機控制技術存在著因步進電機容易失步或者無法按預設步數轉動導致其實用性差的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于FPGA的步進電機升降速控制方法和系統，旨在解決傳統的步進電機控制技術存在需要根據單片機的類型以定制不同的控制公式效率低，成本高；且因步進電機容易失步或者無法按預設步數轉動導致其實用性差的問題。

一種基于FPGA的步進電機升降速控制方法，包括：

基于啟動頻率、運行時間和目標頻率，根據預設的運行公式生成被控步進電機的速度表；

根據升速或降速需求確定對所述速度表的讀取順序；

基于確定出的所述讀取順序讀取所述速度表，利用時鐘產生脈沖信號驅動所述被控步進電機進行升降速運動。

此外，還提供了一種計算機終端，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現上述方法的步驟。

此外，還提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現上述方法的步驟。

與現有技術相比，本發明存在以下技術效果，上述控制方法是基于FPGA設定，可以不需要根據單片機的類型以定制不同的運行公式，而利用通用性高的FPGA設定電機的控制方法，可以兼容各種控制場景，提高了生產效率，節約了研發成本；另外，在步進電機速度的控制中，通過速度表改變脈沖頻率以驅動步進電機進行加減速，如此，可以對步進電機的運動精確控制，保證電機的可靠性、不失步，實用性好；而且，步進電機升、降速采用同一張表，降速時，只需要倒序讀取表中數據即可，簡化了設計，減少RAM(Random Access Memory，內存)容量；另外，當運行目標步數小于升、降速步進之和時，更容易精確控制步進電機運動步數。

附圖說明

圖1為本發明較佳實施例提供基于FPGA的步進電機升降速控制方法的具體流程圖；

圖2為本發明較佳實施例提供頻率的曲線；