基于FPGA的步进电机控制系统设计(3)
(2) 永磁式 (Permanent Magnet, PM)：此类步进电机与反应型步进电机在工作原理上相类似。永磁式电动机转动的距离并不大，所以很多时候转动产生的距离之和很小。且其步进角大多是7.5 °、15 °[7]。其定子的结构中包括电机中的定子线圈，其相匹配的转子是能够长时间保持自身磁性的一个磁体。
(3) 混合式 (Hybrid Stepping, HS)：在我们目前的生活工作中，混合式的电动机基本上都是感应电动机。这类步进电机的优势在于存在高分辨率的响应。给混合式电机通电时，随着其相数的增多，其步进角度会随之变小，从而使精准度得到了提高。此种电机被运用于很多领域[8]。
步进电动机主要指标参数
(1)相数：包裹在定子上的线圈总数，我们称之为相数。
(2)拍数：步进电机在磁场周期内所接收到的脉冲总数或者指代电机的导电情况，我们通常用m表示，也可指代脉冲在步进电机一个齿距角中所要出现的次数。
(3)保持转矩：在通电状态下，但步进电机还未运转，其内部结构中的定子作用于转子时所需的力矩的大小。
(4)步距角：步进电机在一个脉冲激励下，电机的转子在该脉冲作用下旋转的角度大小。
(5)定位转矩：步进电机在没有电流经过时，电机转子锁定自身时所需力矩的大小。
(6)失步：实际执行步数与理论计算步数的差别。
(7)失调角：描述转子与定子在齿轴线之间旋转时偏移的角度，失调角是不可避免的。
(8)运行矩频特性：电机在规定的条件下进行测试所得到的在运行中所需力矩与频率之间存在的关系曲线。
2.2步进电机驱动原理
将步进电机直接接在工频交流或直流电源上的操作是被禁止的，它是由专门的步进电机驱动器来驱动。驱动器两个重要构成模块分别是脉冲控制模块和用来驱动电机的功率放大模块。通过微型计算机可以实现对控制和脉冲发生等模块的操作控制。驱动器与步进电机连接所用到的端口，我们称作功率的输入和输出端口，其作用是用来控制步进电机的运转。
步进电机的驱动频率要适中，不可过快或过慢。如果频率过快是无法启动的。空载启动频率是判断步进电机能否启动的一个重要参数，其定义是当步进电机在空载启动时，让其达到启动目的最适合的频率。当外部脉冲输入频率达不到步进电机的启动频率时，步进电机就无法正常启动起来。如果操作步进电机的方法不正确则会造成失步的不正常状况。对输入脉冲进行调频，使其达到较高的频率，继而控制电机在高速的情况下运转。当启动频率较低时，通过调频模块对其加速，使得步进电机得到更高频率的脉冲进而运转的更快。
四相步进电机中转子的齿数共有64个[9]。利用FPGA的I/O口可实现对步进电机的掌控。FPGA将脉冲信号传递到步进电机的驱动模块，经过放大处理后作用到步进电机的各项绕组上，进而对电机速度实现控制。四相单四拍制是步进电机常用的控制方式，四相双拍、四相单双8拍这些控制方式都能够良好的控制步进电机的运转。
计算步进角的公式为：
360/（C*m*Z）。
m--相数
C--2是四相单、双八拍的值
Z--转子的齿数
假若步进电机旋转顺序如下，即A→AB→B→BC→C→CD→D→DA的顺序旋转时，电机正转。那么要想改变电机的旋转方向，只要改变其通电的顺序即可。
步进电机控制方式旋转表
步进电机控制系统设计主要由三个模块构成，即指令操作单元、脉冲控制单元和功率驱动器。指令操作控制电机的正反转，脉冲频率则由后者控制，最后一个模块则是对分频后的脉冲进行放大处理并输出，进而是步进电机转动