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基于FPGA的步进电机伺服控制系统分析摘要：如今，在我国科学技术不断发展的背景下，步进电机伺服控制系统得到了完善，主要基于FPGA和LMD18200技术上，对步进电机在运行中的问题进行了整合，对其中的硬件和各种系统进行了优化。在此过程中，技术人员还可以结合FPGA和增量型编码器，建立完整的运动控制平台。此系统主要由总线接口单元和PWM脉宽调制单元等多项内容组成，它在步进电机运行和设计中的有效应用，可以进一步提高其运行效率。关键词：FPGA；步进电机；伺服控制系统；分析为了在新时代背景下，实现对步进电机的自动化控制，对其的伺服控制系统进行了研究。合理设计了一个基于FPGA的步进电机伺服控制系统，此项工作不仅是社会发展的要求，更是保障其稳定运行的关键。在此过程中，技术人员可以合理采用EDA技术模块化等方法，实现独对步进电机的正反转控制和调速。基于此，本文FPGA的基础上，对步进电机伺服控制系统进行了研究，希望可以给相关的学者提供借鉴价值。步进电机的特点虽然在科学技术不断完善的背景下，步进电机在各个工业领域得到了有效应用。但是此设备在控制中还存在步距角大和控制精度不高等多种问题，为了实现对这种设备的合理控制，要在其工作原理出发，采用现场可编程逻辑门阵列，也可就是FPGA，作为系统的主控芯片，提高步进电机伺服控制系统的质量，实现对其中电流和速度的双闭环控制[1]。在对FPGA技术特点进行研究时，发现其本身具有运算速度快和实时性好等多种优势，其编程还比较灵活，技术人员可以通过数字比较器的同步，让此系统产生多路PWM控制信号，这些信号可以减小步进电机的步距角，不断提高伺服系统的性能，为步进电机安全运行提供保障。二、FPGA的步进电机伺服控制系统为满足新时代对步进电机质量的要求，实现对各个系统的自动化控制，要对伺服控制器进行完善，它是扫描机构的核心，也是保障通信系统稳定运行的关键。此系统，主要采用光电编码器等设备，对步进电机在运行的速度和角度信息进行有效采集。一般情况，在对伺服控制器的设计方法，主要是技术人员通过对单片机的合理应用，实现信息通信，但是这种方式已经不能对满足现代化步进电机发展的要求了。这就要求技术人员要在FPGA的基础上，对步进电机伺服控制系统进行完善，将FPGA作为下位机，然后采用硬件描述语言，对扫描机构伺服控制器中的通信系统结构进行优化。由于FPGA具有可移植性比较强的优势，所以在实际的操作过程中，技术人员只需要简单地修改硬件接口，就实现了高速串行的通信。三、基于FPGA优化步进电机伺服控制系统的措施（一）掌握步距角的特点步进电机在实际运行的过程中，受到拍数和转子齿数等多种因素的限制，其步距角是不可能非常小的，这会导致每一单步控制的转动量比较大。如果不有效解决这个问题，在大型的精密控制领域，其步进电机的功能不能满足用户的要求。这就要求技术人员要在此基础上，不断提高步进电机的分辨率，可以采用细分控制技术，对其结构进行优化[2]。细分控制和插值是非常像的，这种控制方式主要工作原理，是对电机绕组中的电流进行细分，在控制电流之间，适当增加大量中间状态的电流，主要目的是让步进电机能够在工作中保持稳定的状态，有效缩小步距角。细分控制一般有两种细分方式。第一种是让电流按照线性规律的变化对其进行细分。其次就是要按等步距角对其进行细分。（二）合理设计细分控制硬件在FPGA技术的基础上，为实现对步进电机等步距角的细分，技术人员还要对其中的硬件进行合理化设计，应用脉冲宽度调制的方式，实现对步距角的控制。PWM主要是对逆变电路开关器件进行通断，让其使输出端可以在实际的运行过程中，得到幅值相等的脉冲，这些脉冲能够有效综合在一起，也就是形成等效的正弦波。在对其中的波形特点进行分析时，发现等效输出波形的质量，与脉冲步距之间存在一定的关系。如果在同一时刻，其输出的PWM路数越多，其中的脉冲密度也就越高，这个时候波形的质量也是非常好的。但是，以前的步进电机控制系统，一般都是采用单片机，将其作为微处理器，导致此设备在运行中存在一定的局限性。再加上，单片机属于单线程的微处理器，它在同一时刻，只能按照相关的要求执行一条命令，这就会导致其输出波形的质量较差。因此，这就需要技术要合理应用FPGA运算速度高的特点，对其中的硬件进行优化，主要通过模块化设计等多种模式，让其同时可以产生多路PWM信号，不断提高输出的等效波形质量，保障步进电机伺服控制系统运行的安全性。（三）优化光电型增量的轴角编码器在对光电型增量的轴角编码器进行拟优化的时候，如果选择是第一种状态，角编码器值就会存储在计数值寄存器中，这个时候如果门控信号上升，锁存寄存器会对其中的数值进行计算，然后再输出到缓冲寄存器，在完成上述过程后，还会通过移位寄存器对其中的信号进行串行化，从而保证信号输出的有效性[3]。当