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發(fā)布時間:2021-09-10 08:13  
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步進電機的細分驅動控制
步進電機由于受到自身制造工藝的限制,如步距角的大小由轉子齒數(shù)和運行拍數(shù)決定,但轉子齒數(shù)和運行拍數(shù)是有限的,因此步進電機的步距角一般較大并且是固定的,步進的分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運行時振動,噪音比其他微電機都高,使物理裝置容易疲勞或損壞。這些缺點使步進電機只能應用在一些要求較低的場合,對要求較高的場合,只能采取閉環(huán)控制,增加了系統(tǒng)的復雜性,這些缺點嚴重限制了步進電機作為優(yōu)良的開環(huán)控制組件的有效利用。細分驅動技術在一定程度上有效地克服了這些缺點。在電機軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產品,但機械結構改變較大。
步進電機細分驅動技術是年代中期發(fā)展起來的一種可以顯著改善步進電機綜合使用性能的驅動技術。年美國學者、頭次在美國增量運動控制系統(tǒng)及器件年會上提出步進電機步距角細分的控制方法。在其后的二十多年里,步進電機細分驅動得到了很大的發(fā)展。長時間連續(xù)運轉會致使電機溫度上升,當超過電機內部的耐熱等級,會使得絕緣性能劣化。逐步發(fā)展到上世紀九十年代完全成熟的。我國對細分驅動技術的研究,起步時間與國外相差無幾。
步進電機的自適應控制
自適應控制是在 20 世紀 50 年代發(fā)展起來的自動控制領域的一個分支 。它是隨著控制對象的復雜化 ,當動態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預測的變化時 ,為得到高的性能的控制器而產生的 。其主要優(yōu)點是容易實現(xiàn)和自適應速度快 ,能有效地克服電機模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響 ,是輸出信號跟蹤參考信號 。如步進電機正好工作在共振區(qū),可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)。文獻研究者根據(jù)步進電機的線性或近似線性模型推導出了全局穩(wěn)定的自適應控制算法 , 這些控制算法都嚴重依賴于電機模型參數(shù) 。文獻將閉環(huán)反饋控制與自適應控制結合來檢測轉子的位置和速度 , 通過反饋和自適應處理 ,按照優(yōu)化的升降運行曲線 , 自動地發(fā)出驅動的脈沖串 ,提高了電機的拖動力矩特性 ,同時使電機獲得更準確的位置控制和較高較平穩(wěn)的轉速 。
目前 ,很多學者將自適應控制與其他控制方法相結合 ,以解決單純自適應控制的不足。文獻設計的魯棒自適應低速伺服控制器 ,確保了轉動脈矩的很大化補償及伺服系統(tǒng)低速高精度的跟蹤控制性能 。步進電機的相關概述步進電機的輸出力矩隨著脈沖頻率的上升而下降,啟動頻率越高,啟動力矩就越小,帶動負載的能力越差,啟動時會造成失步,而在停止時又會發(fā)生過沖。文獻實現(xiàn)的自適應模糊 PID 控制器可以根據(jù)輸入誤差和誤差變化率的變化 ,通過模糊推理在線調整 PID參數(shù) ,實現(xiàn)對步進電機的自適應控制 ,,從而有效地提高系統(tǒng)的響應時間 、計算精度和抗干擾性 。
步進電機
步進電機驅動器根據(jù)外來的控制脈沖和方向信號,通過其內部的邏輯電路,控制步進電機的繞組以一定的時序正向或反向通電, 使得電機正向/反向旋轉,或者鎖定。以1.8度兩相步進電機為例:當兩相繞組都通電勵磁時,電機輸出軸將靜止并鎖定位置。在額定電流下使電機保持鎖定的力矩為保持力矩。由于西方資本的主義列強爭奪殖民地,步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。如果其中一相繞組的電流發(fā)生了變向,則電機將順著一個既定方向旋轉一步(1.8度)。
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