CPLD在多步进电机同步控制系统的设计与应用

"CPLD在多步进电机同步控制中的应用 (2004年)，作者：徐月华，王起文，发表于《杭州师范学院学报(自然科学版)》2004年第2期，主要探讨了CPLD在步进电机控制中的优势和应用，特别是针对多步进电机同步控制的场景。" 本文详细介绍了CPLD（复杂可编程逻辑器件）在步进电机控制系统中的应用，强调了CPLD的优势，如系统内可变功能、不占用CPU时间以及支持高速控制。步进电机因其精确运动、无累积误差、良好的动态响应和在低速时的大扭矩输出，被广泛应用于工业机器人、数控机床和针织自动化等领域。 步进电机有反应式、永磁式和混合式三种类型，其中反应式步进电机因其结构简单、成本较低而广泛应用。步进电机的运行需要一个控制系统来生成脉冲，并按照特定顺序控制电机绕组通电。对于中大功率电机，通常采用CPU与专用驱动器结合的方式；对于小型电机，嵌入式CPU可以直接生成脉冲驱动电机。然而，这两种方法在电机工作时都会占用CPU资源，影响系统的实时性能。 在高实时性需求的应用中，如多步进电机同步控制，作者提出采用CPLD设计专用控制电路。CPLD能够处理复杂的逻辑控制，提高系统的实时处理能力。文章展示了基于CPLD的步进电机控制系统电路原理，包括并行转串行模块（P2S）和环形分配器模块（FP）。P2S负责将8位并行数据转化为串行脉冲，而FP则按照预定时序将这些脉冲分配到各个电机的功率放大器，实现电机的精确控制。 通过这种方式，CPLD不仅解决了单CPU控制方案处理能力不足的问题，还优化了多步进电机同步控制的效率和精度。在实际的针织机械同步控制试验中，这种设计表现出良好的效果，验证了CPLD在步进电机控制领域的实用性和高效性。