步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)概述

步進(jìn)電機(jī)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(fù)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。要使步進(jìn)電機(jī)快速的達(dá)到所要求的速度又不失步或過沖，其關(guān)鍵在于使加速過程中,加速度所要求的力矩既能充分利用各個運(yùn)行頻率下步進(jìn)電機(jī)所提供的力矩，又不能超過這個力矩。因此,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行一般要經(jīng)過加速、勻速、減速三個階段,要求加減速過程時間盡量的短，恒速時間盡量長。特別是在要求快速響應(yīng)的工作中，從起點(diǎn)到終點(diǎn)運(yùn)行的時間要求很短，這就必須要求加速、減速的過程很短，而恒速時的速度很高。

步進(jìn)電機(jī)的控制技術(shù)

國內(nèi)外的科技工作者對步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，建立了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型，如指數(shù)模型、線性模型等，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)了多種控制電路，改善了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動特性，推廣了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍指數(shù)加減速考慮了步進(jìn)電機(jī)固有的矩頻特性,既能保證步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)動中不失步，又充分發(fā)揮了電機(jī)的固有特性，縮短了升降速時間，但因電機(jī)負(fù)載的變化，很難實(shí)現(xiàn)而線性加減速僅考慮電機(jī)在負(fù)載能力范圍的角速度與脈沖成正比這一關(guān)系，不因電源電壓、負(fù)載環(huán)境的波動而變化的特性，這種升速方法的加速度是恒定的，其缺點(diǎn)是未充分考慮步進(jìn)電機(jī)輸出力矩隨速度變化的特性，步進(jìn)電機(jī)在高速時會發(fā)生失步。

步進(jìn)電機(jī)的PID控制

PID 控制作為一種簡單而實(shí)用的控制方法 , 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動中獲得了廣泛的應(yīng)用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實(shí)際輸出值 c(t) 構(gòu)成控制偏差 e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量 ,對被控對象進(jìn)行控制 。文獻(xiàn)將集成位置傳感器用于二相混合式步進(jìn)電機(jī)中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎(chǔ) ,設(shè)計出了一個可自動調(diào)節(jié)的 PI 速度控制器 ,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性 。文獻(xiàn)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ,設(shè)計了步進(jìn)電機(jī)的 PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機(jī)向規(guī)定位置運(yùn)動 。通過驗(yàn)證了該控制具有較好的動態(tài)響應(yīng)特性 。采用 PID 控制器具有結(jié)構(gòu)簡單 、魯棒性強(qiáng) 、可靠性高等優(yōu)點(diǎn) ,但是它無法有效應(yīng)對系統(tǒng)中的不確定信息 。 

目前 , PID 控制更多的是與其他控制策略相結(jié)合 , 形成帶有智能的新型復(fù)合控制 。這種智能復(fù)合型控制具有自學(xué)習(xí) 、自適應(yīng) 、自組織的能力 ,能夠自動辨識被控過程參數(shù) , 自動整定控制參數(shù) , 適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化 ,同時又具有常規(guī) PID 控制器的特點(diǎn)。

當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動特性已經(jīng)被有效改善

步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行的時候必須要經(jīng)過加速、勻速及減速這三個階段，這是客觀事實(shí)，也是無法徹底改變的事情，尤其是早期研發(fā)的電機(jī)，更是會在使用的時候明顯體現(xiàn)出三個運(yùn)行階段。不過隨著科技的進(jìn)步及行業(yè)的發(fā)展，的那個IQ按此種電機(jī)的運(yùn)行特性已經(jīng)被有效改善，三個不同的運(yùn)行階段已經(jīng)逐漸縮小變化。 在國內(nèi)外科技工作者的共同努力下，通過對步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行大量的研究,建立除了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型,以此為基礎(chǔ)設(shè)計開發(fā)除了多種控制電路。利用這些控制電路，能夠有效改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性，在使得這種電機(jī)有更加廣泛的應(yīng)用范圍的同時，也在電機(jī)的加減速方面做了有效的改善，使得現(xiàn)在的電機(jī)在運(yùn)行的時候雖然依然分三個階段，但是減速過程已經(jīng)縮得很短，勻速過程則被有效延長。 正是因?yàn)楫?dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動特性已經(jīng)有上述這樣的有效改善，所以其以應(yīng)用范圍才越來越廣泛，應(yīng)用表現(xiàn)也越來越好。