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触动心弦的电源之旅揭秘三大类电源的奥秘

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,有著較低的心態穩定性能。对于這種情況,可以將模糊調節與PID調節結合起來。

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,我們采用可以於一相用一等效RL電路绕组進行分析。選用4拍步進方式,以A相為基準則B相滞後A相90°電角度,则有以下電流方程:

步進電機模糊PID設計

在工業控中,PID控法是我們使用最廣泛的一種方法,用計算機對其採樣進行離散化,可以實現數字PID公式。在此,我們採用二維模雜調節系統,其中輸入為偏差E及偏差變化率EC,並設置輸出為三个增量Kp, Ki, Kd。我們選擇了七個語義值{負大(NB),負中(NM),負小(NS),零(Z),正小(PS),正中(PM),正大(PB)}作為我的输入和输出语言变量。

仿真結果分析

在給定的位置輸入同樣為10rad的情況下,由圖可見,最终也达到了要求,但是中间出了较大的抖动。而采用了模雜-PI-D 控制后,从图可看出系统响应更加迅速,并且超调量很小,过程稳定性也得到了显著提高。这说明采用了混合模式比单纯使用传统PI或PD更能满足实际应用中的需求,因为它们能够提供更快捷和准确地响应对变化而无需过多考虑内存开销问题。

5 结束语

通过这一系列研究,我们发现,当我们将传统のFuzzy Logic与常规のPulse Width Modulation (PWM)技术结合时,我们能够创造一种新的调节策略,这种策略既保持了传统调节方法所需参数调整灵活性的同时,也减少了一些额外计算负担。此外,它还为开发人员提供了一种新颖而强大的工具,使他们能够更轻松地设计并优化各种类型设备,如汽车引擎管理系统以及工业生产线上的机械装配装置。

参考文献:

1 李庆春,一种PI + fuzzy ID型控法与决策[J]. 电子测量技术, 2009(7):12-15.

2 刘卫国, 宋受俊, 等. 三相反应式直流串联励磁同步马达建模及常用控法仿真[J]. 微电子技术, 2007(8):164-167.

3 谢仕宏[M]. MATLAB R2008 控制系统动态仿真实例教程[M]. 北京: 化学工业出版社, 2009.

4 王晓明[M]. 电动机会车单片机控法设计与实现[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2008.

作者简介:

孙攀军 (1984-)男 汉族 河南商丘 太原科技大学 研究生 控制理论与自动化工程专业。

闫学文 (1959-)男 汉族 山西太原 太原科技大学 教授 控制理论与自动化工程专业。

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