基于FPGA的步进电机设计(2)
1.2 步进电机的发展现状和方向 步进电机拥有无积累误差、控制性能好等显著优势，在机械、自动化、电子等各个工业国防领域得到应用。自步进电机诞生以来，经过几十年不断发展，它已成为仅次于直流电机与交流电机的第三类电机。目前，市场上主要有三种结构的步进电机，分别为反应式步进电机 （Variable Reluctance， VR） 、永磁式步进电机 （Permanent Magnet, PM）和混合式步进电机（Hybrid Stepping, HS） 。其中混合式步进电机由于具有永磁式的转子、开齿小，具有较大的转动力矩、较好的动态性能、步距角小的优点，发展前景也最大。混合式结构在国内外发展仍有很大的差距，国外已比较成熟。混合式步进电机在国内应用推广仅仅二十几年，比较滞后。虽然目前的步进电机的使用量近年也在不断递增，但发展毕竟有限，长期使用传统电机使得传统电机与混合式步进电机共同占据市场，步进电机还有很大的市场潜力。正是由于这点，步进电机的发展潜力巨大，有很大的研究价值。 步进电机应用范围很广，而且目前在开环高分辨率控制系统中，仍没找到很好的替代产品。与此同时，随着应用领域的发展和新技术的出现，步进电机的应用越来越广，要求也不断提高。步进电机仍处在发展之中，这主要体现在两个方面，一是步进电机本身向小型化、五相和三相、驱动一体化转化，其体积更小、性价比更高；二是在功率较大的电机中，步进电机与交流伺服电机相结合，组成新的“步进伺服电机”，这有利于克服步进电机在速度小、频率很低时振荡，速度大、 频率很高时过载等不足。
1.3 本文结构安排 本文正是基于 FPGA 实现对步进电机的控制。通过学习 FPGA 系统设计，运用VHDL语言，对步进电机原理研究分析，在 Quartus.II 7.0 软件上完成设计仿真，并且在 Altera Cyclone III平台上实现对步进电机的控制。课题的目的在于掌握 FPGA系统设计的开发流程，对 EDA 设计有更加深入的研究，同时完成基于 FPGA 的步进电机控制设计。 论文共分为 4 章，具体结构如下： 第 1 章主要简要介绍了课题背景，对步进电机的的目前现状和前景作简要分析； 第 2 章主要对步进电机的原理进行分析，并根据理论把握步进电机控制的关键； 第 3 章简要阐述了 VHDL硬件描述语言的特点和 FPGA技术特点，了解和学习基于 FPGA的系统设计流程； 第4章完成了对步进电机控制系统整体设计和基本模块功能仿真， 包括代码编译，仿真下载等，完成了基于 FPGA的步进电机控制。
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