开题报告___基于Proteus的步进电机闭环控制仿真.pdfVIP

西安交通大学XX学院

本科毕业设计（论文）开题报告

题目基于Proteus的步进

电机闭环控制仿真

所在系电气与信息工程系

学生姓名XX

专业电子信息工程

班级电信XXX学号XXXXXXXX

指导老师XXXX

教学服务中心制表

2013年3月

对题目的陈述

1.选题意义与国内外研究现状，主要研究内容及技术方法

1.1选题的研究目的及意义

在数控系统中，以步进电机作为伺服电机的机床及设备占有相当大的比例，据资统

计每年在数控生产和经济型数控机床改造及机器人等领域，有三分之二以上采用的是以

步进驱动系统作为伺服控制系统的。步进系统多采用开环控制，由于步进电机本身的性

能及机械结构等因素的影响都可使工作台煽离指令值，使系统的精度降低，因此，有效

地提高步进系统的功能，挖掘步进驱动系统的潜力，除了在数控机床上的应用，步进电

机也可以并用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器

的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。与此同时，步进电机还广泛应用于ATM机、

喷绘机、刻字机、写真机。喷绘设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、

精密仪器、工业控制系统、办公室自动化、机器人等领域。特别是随着数字化技术的发

展，步进电机将在其他领域得到更广泛的使用，因此，如何更好的实现对步进电机的优

化控制有着十分重要的意义。

步进电机的主要优点之一是能在开环系统中保证一定的控制精度，但开环系统也具

有一些缺点：无法知道步进电机在点位运动的匀速阶段和起动的升速极端是否失步，在

步进结束时是否超步，以及由于负载变化而引起的速度变化，尤其当负载转矩较大且有

冲击现象时，失步和丢步问题就显得十分突出；从而使步进电机的开环控制的应用受到

一定程度的影响；因此，为解决这个问题，研究闭环系统对电动机的控制十分必要。利

用建立的反馈环节对步进电机的工作进行核步和稳速控制，从而可以大大改善开环控制

的性能，获得精确的位置控制和在高速下的平稳运行，并具有适应负载变化和改善加速

特性的功能。而且可以在步进电机的其它领域内获得更大的通用性。

1.2国内外研究现状

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电

的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器

就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进

电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功

率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、

电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广

泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量

与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执

行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的

方向转动一个固定的角度（即步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而

达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从

而达到调速的目的。

1.3主要研究内容及技术方法

本课题要求对步进电动机在受到外部干扰时可能失步的情况，提出的步进电动机的

闭环自动控制系统的方法。要求以AT89C51芯片为微处理器，用L297和L298芯片驱

动步进电机，利用光电编码器原理设计反馈电路，用c语言编程模拟外界干扰，采用PID

算法，通过键盘设定脉冲数，并在LCD上显示设定脉冲值、实际位置值与反馈脉冲值。

任务要求如下

(1)、步进电机的转速范围：1～1000转/秒

(2)、控制精度：1转

(3)、熟悉步进电动机的工作原理

(4)、选择适合的驱动芯片和元件，设计步进电动机的驱动电路和位置检测电路

(5)、建盘控制和显示电路

(6)、用C语言进行软件编程

(