近年来我国航空航天技术飞速发展,步进电机因其本身具有成本低、控制方式简单、控制精度高等特点,被广泛应用于航空航天领域。但随着现代科学技术的进步,尤其是现代控制理论的发展和高性能控制器的出现,对步进电机控制系统提出了更高的要求。传统的步进电机控制系统采用开环恒流控制方式,存在步距角较大、电流较大、能耗较高等问题,同时传统控制器实时性较差,不能满足高精度控制要求。FPGA具有编程简单、I/O资源丰富、计算速度快等优点。因此,采用FPGA作为主控芯片,实现对两相混合式步进电动机的闭环控制。运用矢量控制技术和经典的PID控制理论,精确控制步进电机绕组电流,为解决上述问题提供一种参考。首先,构建了步进电机的数学模型,运用矢量控制技术,将步进电机A、B相的电流分解到旋转坐标系中,完成了对电流矢量的解耦和转矩到电流的估算,得出可应用于控制系统的电流条件。给出最终的步进电机闭环控制系统方案。其次,以FPGA为主控芯片,分析系统功能需求,本着尽量简化硬件系统、降低成本的原则,完成步进电机驱动控制硬件系统设计,给出了详细的电路原理图。而后,闭环控制功能全部由FPGA软件系统来实现。给出了FPGA软件系统的总体方案设计,明确软件系统中各个功能模块之间的相互协调关系。充分发挥FPGA并行计算的特点,对软件系统进行优化,在满足时序要求的情况下,缩短闭环控制周期,减少FPGA资源消耗。最终,在Simulink中构建步进电机和控制系统的模型,对步进电机矢量控制算法和闭环控制系统进行仿真,验证算法的正确性和闭环系统性能。并搭建上位机、下位机控制系统和步进电机的实验平台,对闭环控制系统性能进行综合验证。仿真和实验结果表明,系统表现出了良好的运行性能,实现了步进电机的调速和位置控制功能,同时降低了功耗,具有较大的实用价值。