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科普步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的幾個(gè)控制策略知識點(diǎn)

2022年06月01日 08:45點(diǎn)擊：468來源：深圳市美萊克科技有限公司>>進(jìn)入該公司展臺

　　PID控制

　　PID控制作為一種簡單而實(shí)用的控制方法，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中獲得了廣泛的應(yīng)用。它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差e(t)，將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制。文獻(xiàn)將集成位置傳感器用于二相混合式步進(jìn)電機(jī)中，以位置檢測器和矢量控制為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出了一個(gè)可自動(dòng)調(diào)節(jié)的PI速度控制器，此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性。文獻(xiàn)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的PID控制系統(tǒng)，采用PID控制算法得到控制量，從而控制電機(jī)向位置運(yùn)動(dòng)。最后，通過仿真驗(yàn)證了該控制具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。采用PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),但是它無法有效應(yīng)對系統(tǒng)中的不確定信息。

　　自適應(yīng)控制

　　自適應(yīng)控制是在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)分支。它是隨著控制對象的復(fù)雜化，當(dāng)動(dòng)態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預(yù)測的變化時(shí)，為得到高性能的控制器而產(chǎn)生的。其主要優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)和自適應(yīng)速度快，能有效地克服電機(jī)模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響，是輸出信號跟蹤參考信號。文獻(xiàn)研究者根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的線性或近似線性模型推導(dǎo)出了全局穩(wěn)定的自適應(yīng)控制算法，這些控制算法都嚴(yán)重依賴于電機(jī)模型參數(shù)。文獻(xiàn)將閉環(huán)反饋控制與自適應(yīng)控制結(jié)合來檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度,通過反饋和自適應(yīng)處理,按照優(yōu)化的升降運(yùn)行曲線，自動(dòng)地發(fā)出驅(qū)動(dòng)的脈沖串，提高了電機(jī)的拖動(dòng)力矩特性，同時(shí)使電機(jī)獲得更精確的位置控制和較高較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速。

　　目前，很多學(xué)者將自適應(yīng)控制與其他控制方法相結(jié)合，以解決單純自適應(yīng)控制的不足。文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的魯棒自適應(yīng)低速伺服控制器，確保了轉(zhuǎn)動(dòng)脈矩的補(bǔ)償及伺服系統(tǒng)低速高精度的跟蹤控制性能。文獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)模糊PID控制器可以根據(jù)輸入誤差和誤差變化率的變化，通過模糊推理在線調(diào)整PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的自適應(yīng)控制，從而有效地提高系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、計(jì)算精度和抗干擾性。

　　矢量控制

　　矢量控制是現(xiàn)代電機(jī)高性能控制的理論基礎(chǔ)，可以改善電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制性能。它通過磁場定向?qū)⒍ㄗ与娏鞣譃閯?lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量分別加以控制，從而獲得良好的解耦特性，因此，矢量控制既需要控制定子電流的幅值，又需要控制電流的相位。由于步進(jìn)電機(jī)不僅存在主電磁轉(zhuǎn)矩，還有由于雙凸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，且內(nèi)部磁場結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非線性較一般電機(jī)嚴(yán)重得多，所以它的矢量控制也較為復(fù)雜。推導(dǎo)出了二相混合式步進(jìn)電機(jī)d-q軸數(shù)學(xué)模型,以轉(zhuǎn)子永磁磁鏈為定向坐標(biāo)系，令直軸電流id=0，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與iq成正比，用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)了矢量控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中使用傳感器檢測電機(jī)的繞組電流和轉(zhuǎn)自位置，用PWM方式控制電機(jī)繞組電流。文推導(dǎo)出基于磁網(wǎng)絡(luò)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)模型，給出了其矢量控制位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考自適應(yīng)控制策略對系統(tǒng)中的不確定因素進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，通過轉(zhuǎn)矩/電流矢量控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效控制。

　　智能控制的應(yīng)用

　　智能控制不依賴或不*依賴控制對象的數(shù)學(xué)模型，只按實(shí)際效果進(jìn)行控制，在控制中有能力考慮系統(tǒng)的不確定性和精確性，突破了傳統(tǒng)控制必須基于數(shù)學(xué)模型的框架。目前，智能控制在絲桿步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較為成熟的是模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和智能控制的集成。

　　模糊控制

　　模糊控制就是在被控制對象的模糊模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊控制器的近似推理等手段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的方法。作為一種直接模擬人類思維結(jié)果的控制方式，模糊控制已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。與常規(guī)控制相比，模糊控制無須精確的數(shù)學(xué)模型，具有較強(qiáng)的魯棒性、自適應(yīng)性，因此適用于非線性、時(shí)變、時(shí)滯系統(tǒng)的控制。給出了模糊控制在二相混合式步進(jìn)電機(jī)速度控制中應(yīng)用實(shí)例。系統(tǒng)為超前角控制，設(shè)計(jì)無需數(shù)學(xué)模型，速度響應(yīng)時(shí)間短。

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