触动心弦的开关电源情感共鸣中的基本原理探索
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)
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。步进電機内部各控制變量高度非線性且相互耦合,而傳統PID控制是以精確數學模型為基礎的,不可能有效應對系統的不確定信息,用不變的PID參數不可能達到較好的控結果。模糊調節器不需要對象的精確數學模型,对系統變化不敏感,但由于它的模糊性,使得在穩態精度上有待提高。因此,可以將模糊調節器與PID調節器結合起來。
混合式步進電機數學模型
本文采用两相步進電機,在忽略互感、漏磁、磁滞、涡流、饱和等影響的情况下,我们采用可以对于一相用一等值有效RL電路绕组进行分析。选用4拍步進方式,其內部動力學可以表示為:
其中,
為負載轉矩,
為轉動惯量,
為粘滞摩擦系数,
為轉子角速度。
假設負載轉矩为零,则有以下微分方程:
步進電機模糊PID設計
在工業控制中,PID調節是一種廣泛應用的方法,用計算機對其采樣進行離散化,可以實現數字PI&D公式。
本文采用二維模糊調節系統,以偏差E和偏差變化率EC作為輸入,並根據這些輸入選擇適當的增益Kp, Ki, Kd從而產生出所需之改變增益P, I, D。
仿真結果分析
通過給定的位置输入同样为10rad的情况下,从图5可以看出系统响应更加迅速,并且超调量很小,过程稳定性也大大的提高。这说明采用了模糊与自适应参数调整技术后,比单纯使用传统PI调节更能满足实际应用要求。在此基础上,如果进一步考虑到载重因素对系统响应影响,我们将通过实验数据对参数进行优化,以达到最佳效果。
5 结束语
通过该研究,我们发现将传统PD调节与Fuzzy Logic结合起来,可以显著提高系统性能并增加灵活性。此外,由于现实世界环境中的干扰因素,这种方法提供了一种更为鲁棒的心智策略来处理这些问题。此类综合方法对于工业自动化领域来说具有巨大的潜力,并且能够帮助我们创建更加智能、高效以及可靠的人工智能解决方案。未来工作计划包括扩展这种方法以适用于其他类型的问题,以及开发新的算法来提升其性能并减少计算复杂度。此外,还将考虑如何集成人工智能技术(如深度学习)到这个框架中,以进一步提升预测能力和决策质量。在这方面,我相信未来几年内会有许多令人兴奋的事情发生,为我们提供更多机会去创造真正革新性的AI解决方案。
参考文献:
[1] 史敬灼. 步进 电动 机构伺服 控制 技术[M ] 北京:科学出版社, 2006.
[2] 李庆春 一种 PID 模雜( fuzzy PI + fuzzy ID 型) 控制 与決策2009 年7 月第24 卷第7 期3 [3]
刘卫国, 宋受俊三相反应式 步 进 电 动 机构建 模 及常 用 控 制 方法仿 真 微 电 目1998年 第40卷第8期(总第164期)
[4] 谢仕宏MATLAB R2008 控 制 系统 动 态 仿 真 实 务 程 序 教 学(MATLAB 应 用 丛书) 化学 工业 出版社2009年1月
[5] 王晓明 电动机关单片机控 Beijing Aerospace University Press2008 年06月6 [6]
王宗培 步 进 电 动 机构及其控 制 系统[M ]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,1984