步进电机驱动系统设计理论研究与实现

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:fudxing
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步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制的电机,具有成本低、易控制、定位方便和步距误差不长期累计等优点。步进电机不像普通的直流电机和交流电机,不能简单地直接连接到交直流电源上运行,它必须在由双环脉冲信号、功率驱动电路组成的控制系统下才能工作。步进电机和驱动器密不可分,驱动器的好坏很大程度上影响着整个系统的运行性能。同时随着自动化控制程度的提高,工业上需要多台步进电机同时运行控制,多台电机之间是否能够同步平稳的运转会决定整个系统的稳定性。对于现代电机控制领域,研发性能优良的驱动器对步进电机的控制具有非常重要的意义。本文设计的步进电机驱动器是基于TI公司的电机专用控制芯片TMS320LF2407,采用的驱动方案为细分驱动,即将步距角细分化,细分驱动不仅提高分辨率,更重要的是能使电机运行更加平稳均匀,而且还能减少低频振动与共振。步进电机主电路的驱动芯片采用美国国际整流公司的IR2130,该芯片不仅驱动能力强,而且具有多种保护功能,适合对步进电机的驱动控制。软件驱动程序采用模块化,方便调用和修改使用。实际运行中可见,此方案设计出的驱动器能够实现对步进电机的精确控制。相比于传统的PID控制方法,本文提出一种基于模糊控制的模糊PID控制方法。它将模糊控制和传统PID控制两者的优点结合起来,综合了大量步进电机电机运行控制的经验理论,制定了相应的模糊PID控制规则。该控制规则是模糊PID控制多步进电机同步运行的关键点,也是此控制方法的核心。将步进电机速度信号之间的误差以及误差变化率作为输入量,通过制定的模糊规则生成PID的控制信号,再通过PID控制被控对象。通过仿真研究可见,模糊PID控制方法对步进电机的同步运行控制有良好的效果,相比传统的PID控制方法不仅响应速度快,稳定性好,而且根据实际情况自适应调整能力强。
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