步進電機的控製策略

    步進電機的控製策略

    PID控製

    PID控製作為一種簡單而實用的控製方法,在步進電機驅動中獲得了廣泛的應用。它根據給定值r(t)與實際輸出值c(t)構成控製偏差e(t),將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構成控製量,對被控對象進行控製。文獻將集成位置傳感器用於二相混合式步進電機中,以位置檢測器和矢量控製為基礎,設計出了一個可自動調節的PI速度控製器,此控製器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態特性。文獻根據步進電機的數學模型,設計了步進電機的PID控製係統,采用PID控製算法得到控製量,從而控製電機向指定位置運動。最後,通過仿真驗證了該控製具有較好的動態響應特性。采用PID控製器具有結構簡單、魯棒性強、可靠性高等優點,但是它無法有效應對係統中的不確定信息。   

    目前,PID控製更多的是與其他控製策略相結合,形成帶有智能的新型複合控製。這種智能複合型控製具有自學習、自適應、自組織的能力,能夠自動辨識被控過程參數,自動整定控製參數,適應被控過程參數的變化,同時又具有常規PID控製器的特點。   

    自適應控製

    自適應控製是在20世紀50年代發展起來的自動控製領域的一個分支。它是隨著控製對象的複雜化,當動態特性不可知或發生不可預測的變化時，為得到高性能的控製器而產生的。其主要優點是容易實現和自適應速度快,能有效地克服電機模型參數的緩慢變化所引起的影響,是輸出信號跟蹤參考信號。文獻研究者根據步進電機的線性或近似線性模型推導出了全局穩定的自適應控製算法,這些控製算法都嚴重依賴於電機模型參數。文獻將閉環反饋控製與自適應控製結合來檢測轉子的位置和速度,通過反饋和自適應處理,按照優化的升降運行曲線,自動地發出驅動的脈衝串
，提高了電機的拖動力矩特性，同時使電機獲得更精確的位置控製和較高較平穩的轉速。   

    目(mu)前(qian)，很(hen)多(duo)學(xue)者(zhe)將(jiang)自(zi)適(shi)應(ying)控(kong)製(zhi)與(yu)其(qi)他(ta)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)相(xiang)結(jie)合(he)
，以(yi)解(jie)決(jue)單(dan)純(chun)自(zi)適(shi)應(ying)控(kong)製(zhi)的(de)不(bu)足(zu)。文(wen)獻(xian)設(she)計(ji)的(de)魯(lu)棒(bang)自(zi)適(shi)應(ying)低(di)速(su)伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)器(qi)，確(que)保(bao)了(le)轉(zhuan)動(dong)脈(mai)矩(ju)的(de)最(zui)大(da)化(hua)補(bu)償(chang)及(ji)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)低(di)速(su)高(gao)精(jing)度(du)的(de)跟(gen)蹤(zong)控(kong)製(zhi)性(xing)能(neng)。文(wen)獻(xian)實(shi)現(xian)的(de)自(zi)適(shi)應(ying)模(mo)糊(hu)PID控製器可以根據輸入誤差和誤差變化率的變化，通過模糊推理在線調整PID參數
，實現對步進電機的自適應控製,
，從而有效地提高係統的響應時間
、計算精度和抗幹擾性。   

    矢量控製

    矢量控製是現代電機高性能控製的理論基礎,可ke以yi改gai善shan電dian機ji的de轉zhuan矩ju控kong製zhi性xing能neng。它ta通tong過guo磁ci場chang定ding向xiang將jiang定ding子zi電dian流liu分fen為wei勵li磁ci分fen量liang和he轉zhuan矩ju分fen量liang分fen別bie加jia以yi控kong製zhi，從cong而er獲huo得de良liang好hao的de解jie耦ou特te性xing，因yin此ci，矢shi量liang控kong製zhi既ji需xu要yao控kong製zhi定ding子zi電dian流liu的de幅fu值zhi,又需要控製電流的相位。由於步進電機不僅存在主電磁轉矩，還有由於雙凸結構產生的磁阻轉矩
，且內部磁場結構複雜,非線性較一般電機嚴重得多,所以它的矢量控製也較為複雜。推導出了二相混合式步進電機d-q軸數學模型,以轉子永磁磁鏈為定向坐標係,令直軸電流id=0,電動機電磁轉矩與iq成正比,用PC機實現了矢量控製係統。係統中使用傳感器檢測電機的繞組電流和轉自位置,用PWM方式控製電機繞組電流。文推導出基於磁網絡的二相混合式步進電機模型,給出了其矢量控製位置伺服係統的結構,采用神經網絡模型參考自適應控製策略對係統中的不確定因素進行實時補償，通過最大轉矩/電流矢量控製實現電機的高效控製。   

    智能控製的應用

    智能控製不依賴或不完全依賴控製對象的數學模型
，隻按實際效果進行控製
，在控製中有能力考慮係統的不確定性和精確性,突破了傳統控製必須基於數學模型的框架。目前,智能控製在步進電機係統中應用較為成熟的是模糊邏輯控製、神經網絡和智能控製的集成。   

    模糊控製

    mohukongzhijiushizaibeikongzhiduixiangdemohumoxingdejichushang
，yunyongmohukongzhiqidejinsituilidengshouduan
，shixianxitongkongzhidefangfa。zuoweiyizhongzhijiemonirenleisiweijieguodekongzhifangshi，mohukongzhiyiguangfanyingyongyugongyekongzhilingyu。yuchangguikongzhixiangbi，mohukongzhiwuxujingquedeshuxuemoxing,具有較強的魯棒性、自適應性,因此適用於非線性、時變
、shizhixitongdekongzhi。geichulemohukongzhizaierxianghunheshibujindianjisudukongzhizhongyingyongshili。xitongweichaoqianjiaokongzhi，shejiwuxushuxuemoxing
，suduxiangyingshijianduan。   

    神經網絡控製

    神shen經jing網wang絡luo是shi利li用yong大da量liang的de神shen經jing元yuan按an一yi定ding的de拓tuo撲pu結jie構gou和he學xue習xi調tiao整zheng的de方fang法fa。它ta可ke以yi充chong分fen逼bi近jin任ren意yi複fu雜za的de非fei線xian性xing係xi統tong，能neng夠gou學xue習xi和he自zi適shi應ying未wei知zhi或huo不bu確que定ding的de係xi統tong，具ju有you很hen強qiang的de魯lu棒bang性xing和he容rong錯cuo性xing
，因yin而er在zai步bu進jin電dian機ji係xi統tong中zhong得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。將jiang神shen經jing網wang絡luo用yong於yu實shi現xian步bu進jin電dian機ji最zui佳jia細xi分fen電dian流liu
，在zai學xue習xi中zhong使shi用yongBayes正則化算法,使用權值調整技術避免多層前向神經網絡陷入局部極小點
，有效解決了等步距角細分問題。