双通道闭环步进电机控制器设计

针对单边驱动的大跨度、长行程直线运动平台存在翻转力矩的问题,设计并开发了一套双通道闭环步进电机运动控制器。采用“控制+驱动”的硬件架构,以STM32和FPGA为控制核心,设计了该运动控制器的硬件电路,并紧密结合数控系统原理,设计了控制器系统软件架构;在经典PID闭环调节架构的基础上,引入同步偏差调节项构成了适用于双通道同步偏差调节的新型闭环同步运动控制算法;搭建了典型的“双边驱动”实验平台,分别在空载工况、带载工况和变载工况下,以不同的速度和位移指令测试了该运动控制器的定位误差、同步误差和加减速性能。研究结果表明:双步进电机的位置定位误差和位置同步误差均保持在0～0.095 mm范围内,系统运行流畅且无任何卡顿现象,达到了预期的功能和性能要求。