基于单片机的步进电机控制系统设计--课程设计说明书--学士学位论文.doc
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2023-07-01
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中 北 大 学 计 算 机 控 制 技 术 课 程 设 计 说 明 书
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1 引言
1.1 课题研究的目的和意义
步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线
位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来
实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉
价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有
着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱
增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。
1.2 国内外研究概况
步进电机是国外发明的。中国在文化大革命中已经生产和应用，例如江苏、北
京都生产，而且都在各行业使用，驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当
时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环
形分配器。
国外在大功率的工业设备驱动上，目前基本不使用大扭矩步进电动机，因为从
驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，系统惯量与最大扭矩比来比较，
比较不划算，还是用直流电动机，加电动机编码器整体技术和经济指标高。一些少
数高级的应用，就用空心转杯电机，交流电机。
国外在小功率的场合，还使用步进电机，例如一些工业器材，工业生产装备，
打印机，复印件，速印机，银行自动柜员机。国外用许多现代的手段将步进电机排
挤出驱动应用，除了前面提到的旋转编码器，打印机还使用光电编码带或感应编码
带配合直流电动机，实现闭环直线位移控制。
国内过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实力的公司现在也采用交流
电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对交流电动机的控制理论与
工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在控制器内部。
在卫星、雷达等应用场合，中国在文化大革命后期，就生产了力矩电机，就生
产了环形力矩电机，在高品质的控制场合，有时还不能使用步进电机。步进电机的
细分控制，在改革开放初期，国内就已经基本掌握，这与交流电动机的矢量控制相
比，难度要低得多。
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