步進(jìn)電機(jī)的精確控制方法研究.pdf

1、步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛地應(yīng)用在各種計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求和應(yīng)用量與日俱增。步進(jìn)電機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是它可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)，通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等，并且由其組成的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？煽?，因此在眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。
　　 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在各種軍、民工業(yè)中得到了大量的應(yīng)用。

2、隨著要求縮短步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)時(shí)間、提高運(yùn)行速度等問(wèn)題的提出，國(guó)內(nèi)外的研究人員針對(duì)速度控制，提出了建立在線性速度模型和指數(shù)速度模型等數(shù)學(xué)模型上的控制方式，但都存在一定的問(wèn)題；當(dāng)解決要求步進(jìn)電機(jī)有更小的步距角，更高的分辨率，或者為減小步進(jìn)電機(jī)本身所固有的低頻振動(dòng)、噪聲等問(wèn)題時(shí)，出現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，目前較為常見(jiàn)的有斬波恒流驅(qū)動(dòng)、脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)、電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，這些驅(qū)動(dòng)技術(shù)雖能滿足特定場(chǎng)合的技術(shù)要求，但缺乏一定的靈活性。

3、
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 對(duì)步進(jìn)電機(jī)及其細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，研究了步進(jìn)電機(jī)的工作原理、運(yùn)行性能，分析了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用和適用性，并對(duì)國(guó)內(nèi)外步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究作了簡(jiǎn)要介紹。
　　 研究了步進(jìn)電機(jī)在加減速控制過(guò)程中脈沖頻率曲線的設(shè)計(jì)和他們的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出以步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)模型和矩頻特性為依據(jù)，推導(dǎo)出其加減速控制過(guò)程中的線性加正弦函數(shù)，在不發(fā)生失步和過(guò)沖的前提下，能夠縮短步進(jìn)電機(jī)

4、的加減速時(shí)間，提高運(yùn)行速度，充分發(fā)揮步進(jìn)電機(jī)的工作性能。
　　 為解決消除電機(jī)的低頻振蕩，提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、分辨率和步距的均勻度，解決步進(jìn)電機(jī)高精度細(xì)分和平滑運(yùn)行、動(dòng)態(tài)適應(yīng)多級(jí)細(xì)分的技術(shù)難題，研究了步進(jìn)電機(jī)的傳統(tǒng)控制方法和細(xì)分控制原理，在控制方法上，本文通過(guò)分析兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理，推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上提出了電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)與可變細(xì)分相結(jié)合的控制策略，提出了一種新的趨圓自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)模型，并給出了控制方法。通過(guò)