融合控制在步進(jìn)電機(jī)位置伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、混合式步進(jìn)電機(jī)憑借其優(yōu)越的運(yùn)行特性廣泛應(yīng)用于眾多的工業(yè)工程中，而往往與性能更加優(yōu)越的驅(qū)動(dòng)器以及控制器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)更高的位置控制精度。本文首要任務(wù)是自主研制一款兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，使其滿足步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上提出了用于控制細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的融合控制策略，同時(shí)與減速器共同構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)位置閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。
　　本文研究了步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理以及常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)方式，提出了一種基于正弦電流細(xì)分和脈寬調(diào)制

2、(PWM)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，利用這項(xiàng)技術(shù)與DSP數(shù)字控制技術(shù)共同研制出步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，并給出了驅(qū)動(dòng)器的各硬件模塊的電路分析。它們主要包括DSP數(shù)字控制、細(xì)分控制電路、H橋驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路及電源模塊等組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這款細(xì)分驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)合理，滿足了步進(jìn)電機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
　　步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)具有非線性、強(qiáng)耦合等特性，因此在設(shè)計(jì)控制器之前需要運(yùn)用智能控制算法給出系統(tǒng)辨識(shí)數(shù)學(xué)模型。針對(duì)傳統(tǒng)PID控制不足以滿足此復(fù)雜系統(tǒng)高精

3、度要求，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)用中負(fù)載等多變性，本文提出了基于遺傳算法優(yōu)化的模糊和PID融合控制策略。為了檢驗(yàn)融合控制的可行性和優(yōu)越性，建立了融合控制和傳統(tǒng)PID控制下的步進(jìn)電機(jī)位置伺服系統(tǒng)的simulink仿真模型，并通過(guò)對(duì)比仿真分析，證實(shí)了前者性能的優(yōu)越性。
　　最后，通過(guò)伺服系統(tǒng)的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)，得出了上述兩種控制策略的位置跟蹤曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本課題所設(shè)計(jì)的基于遺傳算法優(yōu)化的模糊和PID融合控制策略具有較為穩(wěn)定的位置跟蹤能力與較高