一种基于步进电机的新型运动控制系统

　　航天“星星指向跟踪控制系统”中的运动控制部分，为基于稀土永磁步进电机的双自由度(俯仰、方位)位置伺服系统。系统总体设计思想使用计算机控制2台步进电机，每台步进电机代表天线运动的一个自由度，使天线指向任意给定位置，指向位置由旋转变压器测量。 
　　系统单个自由度由2路模拟电压给定目标位置，经微型计算机采样、A/D转换，再按一定控制规律控制稀土永磁步进电机，实现高精度的位置伺服精度。 
　　控制软件用VD++6.0编写，通过软件操作，改变Intel 8253计数器工作状态，实现步进电机调速及位置伺服控制，具体实现方法： 
　　(1)步进电机起动 
　　步进电机驱动器使能端加载合适的控制信号后，起动步进电机只需对Intel8253所选用的计数器写入方式3控制字，然后写入所需计数值。计数器便会连续输出频率f=f0/N的脉冲信号，驱动器就能驱动步进电机按一定转速运行。 
　　设nBase为Intel8253基址，LSB和MSB分别为要写入的计数值的低8位和高8位数据，C++操作程序如下： 
　　outp(nBase+3，0x36);//0#计数器工作于方式3 
　　outp(nBase，LSB);//0#计数器写入计数值低8位 
　　outp(nBase，MSB);//0#计数器写入计数值高8位 
　　(2)步进电机转速调节 
　　只需对8253的计数器写入新的计数值，计数器输出频率就会发生相应变化，进而改变驱动器产生的时序脉冲的频率，实现了步进电机转速的调节。 
　　由前面算式可以知道，电机转速为： 
　　n=kf=kf0/N 
　　注意在步进电机运行过程中要始终保持8253计数器门控端GATE为高电平。C++操作程序为： 
　　outp(nBase，newLSB);//0#计数器写入新计数值低8位 
　　outp(nBase，newMSB);//0#计数器写入新计数值高8位 
　　(3)步进电机转动停止 
　　以步进电机为执行机构的位置伺服系统，当执行机构运行到目标位置后，步进电机需停止转动并保持在该位置，这时切断提供给步进电机驱动器的脉冲信号f0，步进电机停止转动，同时仍有一定保持转矩。有两种方法： 
　　一是将8253计数器的门控端GATE置为低电平，这时GATE端需定义为计算机系统的一个数字输出(DO)通道;二是将8253计数器工作方式改变为其他方式，而不写入新的计数值，这时8253计数器因等待新计数值的写入而停止工作，这种情况下，GATE门控端只需接高电平。 
　　运动控制系统中，采用了第二种方法，通过改变计数器工作方式使Intel 8253停止输出数字脉冲信号。程序为：outp(nBase+3，0x36);//0#计数器设为方式0，等待写入计数值，停止输出。