在心灵的深处寻找动力220V转24V直流电源下步进电机位移模糊PID控制之旅
导语：
伺服系统步进电机PID控制 摘要 步进电机是数字离散电机，特别适用于数字离散控制。但是其数学模型具有高度非线性的特点，PID控制难以实现较高精度性能，本文把模糊控制和PID控制结合起来，根据设置好的误差范围，实现自动切换。 关键词：步进电机 模糊控制 PID 参数自整定 数学模型 仿真 Stepper Motor Fuzzy PID Control Sun Pan Jun Yan Xue Wen ( School of Electronic Information Engineering Tai Yuan University of Science And Technology ) Abstract Stepper motor is a digital discrete motor, that is especial suitable for digital discrete control. But its mathematical model is highly nonlinear, PID control is difficult to achieve high precision performance, the paper combines the fuzzy control with PID control. According to set good error range, the system can achieve automatic switching.
Key words stepper motor PID Fuzzy control Parameter Self-tuning Mathematical Model Simulation
1前言
步进电机本质上是数字离散电机会直接接受数字量，将脉冲信号转变成位移信号，即给一个脉冲信号，步进电机会转动一个角度。步进内控变量高度非线性且相互耦合，而传统PID控制是以精确数学模型为基础的，不可能有效应对系统的不确定信息，用不变的PID参数不可能达到较好的结果。模糊对系统变化不敏感、鲁棒性好，但由于它的模糊性，稳态精度不好。对于这种情况，可以把模糊与PID结合。
2混合式步行器数学模型
采用两相步行方式，在忽略互感、漏磁、磁滞等影响的情况下，我们采用可以对于一相用一等值有效RL绕组进行分析。在4拍模式中，以A相为基准，则B相滞后A相90°角度，有以下方程：
根据力学定律可以写出机械运动方程：
其中 转矩 为负载转矩，为转动惯量，为粘滞摩擦系数，为转子角速度，当负载转矩为零时，有以下微分方程：
3步行器模糊PI设计
在工业中,PID最广泛应用于计算机采样进行离散化可实现数字公式:
本文采用二维模糊系统，将输入E和EC选为7个语言值{负大（NB），负中(NM)，负小(NS)，零(Z)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)}。
设控量偏差和偏差变化率以及三个增量 的基本论域[-0.5 0.5]则可以确定因子和因子。
表1 KP规则
表2 KI规则
表3 KD规则
解推理重要，由推理结果绘制过程，可使用最大隶属法、中位数法加权平均法，最终选择加权平均法提高稳定性。
图2 SIMULINK仿真模型
4仿真结果分析
在同一位置输入10rad情况下，从图4可见最终达到了要求但有抖动；而采用了PID后，从图5显示响应迅速超调很小，更改抖动减少说明DIY达成了要求，比单纯DIY更优越。
5结束语
通过建模得到复杂、高非线性被控对象，而本文DIY比普通DIY提高很多，但由于存在启动速度问题，可以考虑自整定技术改变KP值，使得启动停车时间尽可能短提升响应速度。
参考文献...
