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温暖的交流电源稳压器守护着每一次精准的位移和模糊中的PID控制之旅

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。

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,但由于它的模糊性,不利于获得稳态精度。而对于这种情况,可以把模糊控制和PID 控制结合起来。

混合式步进电机数学模型

本文采用了两相步进电机会在忽略互感、漏磁、磁滞、涡流、饱和等影响的情况下,我们采用可以对于一相用一等值有效RL 电路绕组进行分析。在选用4拍步进方式,并设以A 相为基准,则B 相滞后A 相90°而有以下两个方程:

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。假设负载转矩为零,则有以下微分方程:

这些组成了两相步进電機の數學模式,从中可以看到该系統是一个高度非線性的被控對象,这就要求調節方法非常複雜,而模糊調節正好適應這種特點。

步進電機與混合式調節設計

在工業管理中,PID調節法是一種廣泛應用的數字離散化方法,可以實現數字PI&D公式。此外,本文採用二維模糊調節系統,在輸入域[-3 3]內選擇偏差E及偏差變化率EC為輸入語義變量,並將其轉換為7個可行解決方案{負大(NB),負中(NM),負小(NS),零(Z),正小(PS),正中(PM),正大(PB)}。

模稈推理與解算

通過最大隸屬度法、中位數法或加權平均法進行推理並解算,這些方法包括梯形斜坡效應,以獲得最適化過渡過程。此外,由於某些情況下使用最大隸屬度會導致無穩定狀態,因此我們選擇了加權平均作為主要推理工具來確保系統穩定性。

仿真結果分析

給定位置10rad的情況下,比起傳統單純PI&D自動調整技術,本文所提出之兩者結合使用技術顯著提高了系統響應速度並減少了超调幅度,其穩定性能也得到了顯著提升,使得它成為了一個更優秀且更加靈活多樣化的人工智能技術開發平台。

結論

總結來說,本研究已經成功地展示了如何將傳統PI&D自動調整技術與人工智慧技術融合起來,以創造一個更強大的自動調整器械。在未來,我們希望繼續探索更多可能改善此類設備性能的一般原則或策略,並尋找新的材料組合,以滿足不同應用的需求。

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