步進(jìn)電機(jī)的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)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(duì)被控對(duì)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)向規(guī)定位置運(yùn)動(dòng) 。通過驗(yàn)證了該控制具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 。它是隨著控制對(duì)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)，為得到高的性能的控制器而產(chǎn)生的。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(duì)系統(tǒng)中的不確定信息 。 

目前 , PID 控制更多的是與其他控制策略相結(jié)合 , 形成帶有智能的新型復(fù)合控制 。這種智能復(fù)合型控制具有自學(xué)習(xí) 、自適應(yīng) 、自組織的能力 ,能夠自動(dòng)辨識(shí)被控過程參數(shù) , 自動(dòng)整定控制參數(shù) , 適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化 ,同時(shí)又具有常規(guī) PID 控制器的特點(diǎn)。

當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性已經(jīng)被有效改善

步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候必須要經(jīng)過加速、勻速及減速這三個(gè)階段，這是客觀事實(shí)，也是無法徹底改變的事情，尤其是早期研發(fā)的電機(jī)，更是會(huì)在使用的時(shí)候明顯體現(xiàn)出三個(gè)運(yùn)行階段。不過隨著科技的進(jìn)步及行業(yè)的發(fā)展，的那個(gè)IQ按此種電機(jī)的運(yùn)行特性已經(jīng)被有效改善，三個(gè)不同的運(yùn)行階段已經(jīng)逐漸縮小變化。 在國內(nèi)技工作者的共同努力下，通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行大量的研究,建立除了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型,以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開發(fā)除了多種控制電路。利用這些控制電路，能夠有效改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性，在使得這種電機(jī)有更加廣泛的應(yīng)用范圍的同時(shí)，也在電機(jī)的加減速方面做了有效的改善，使得現(xiàn)在的電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候雖然依然分三個(gè)階段，但是減速過程已經(jīng)縮得很短，勻速過程則被有效延長。要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。 正是因?yàn)楫?dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性已經(jīng)有上述這樣的有效改善，所以其以應(yīng)用范圍才越來越廣泛，應(yīng)用表現(xiàn)也越來越好。

怎樣解決步進(jìn)電機(jī)振動(dòng)和噪聲大的缺點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)在低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，一般可采用以下方案來降低：

A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開共振區(qū)；

B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器，這是很常用的、很簡便的方法；

C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；

D.換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲，但成本較高；

E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。

以上方法能有效降低步進(jìn)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲，或許在實(shí)際應(yīng)用中，還有其他的更適合的方法來解決，不妨發(fā)表出來共同討論學(xué)習(xí)。