温暖的交流探索PID控制之旅中的稳定力量
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，直接接受数字量，将电脉冲信号转变成位移信号，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度。步进电机内部各控制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，无法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控制结果。模糊控制不需要对象的精确数学模型，对系统变化不敏感，鲁棒性好，抗干扰性强。但是由于它的模糊性，稳态精度不好。对于这种情况，可以把模糊 控制和PID 控制结合起来。
2混合式步进電機數學模式
本文采用兩相步進電機，在忽略互感、漏磁、磁滯、涡流、饱和等影響的情況下，我們采用可以對於一相用一等值有效RL電路繞組進行分析。選用4拍步進方式，以A相為基準，则B相滞後A相90電角度則有以下電流方程：
3 步進電機模糊_PID設計
在工業控件中,PID控法是我們應用的最廣泛的一種數字化方法，用計算機對其採樣進行離散化，可以實現數字_PID公式。
4 仿真結果分析
在給定位置輸入同樣為10rad的情況下，由圖可知系統響應迅速而穩定，但是在小誤差範圍內還存在一定程度的振荡，這些振荡主要來自于PI增益調節過大導致過大的积分项引起。
5 结束语
通过对比两种不同的调节策略，我们发现当使用模糊-PI调节策略时，在相同条件下的响应时间显著缩短，同时稳态误差也明显减少。这表明在实际应用中，如果能够合理设计模糊-PI调节器，就能更好地满足高速跟踪要求并保持良好的静态性能。
参考文献 [1] 史敬灼. 步进 电动机会话与伺服技术[M ] 北京:科学出版社, 2006.
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