基于DSP的混合式步进电动机模糊速度伺服系统ShiJingzhuoXu.doc

基于DSP的混合式步进电动机模糊速度伺服系统Shi Jingzhuo Xu Dianguo Ling Tao Wang Zongpei Dept. of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, 15000 1, P. R. China Phone: 86-451-6415784 Fax: 86-451-6223795 E-mail: m v a h o o . c o m 9 W . h l . c n 摘要-步进电机伺服系统是一个非线性，强耦合系统。难治以传统控制理论控制复杂的系统。在这我们使用模糊控制结合PI控制理论，步进电机伺服系统的模糊控制系统。我们还设计了一个控制策略自动补偿位置反馈脉冲干扰。实验结果表明，新的伺服系统具有良好的性能。关键词：步进电机，模糊控制，伺服系统导言混合式步进电动机，它也称为同步感应电机，最初目的是作为一个低速同步因为更高的效率和更顺利，混合式步进电动机是最广泛使用的类型混合式步进电机通常用作伺服系统，利用步进电机的独特的“数字机”属性，很简单，而。但就像永磁同步电机，采用开环控制系统，该系统设计不能获得高性能。混合式步进电机开环伺服系统的缺点如： 1 ）共振。这是步进电机固有的缺点。2 ）起动电机是不容易的。。这劣势也使这种类型的系统4 ）效率低，因为我们无法控制工业的发展技术，可能增加一个动机驱动器馈单元和一个强大的控制位置反馈信号，然后计算和发出的可用输入脉冲驱动的。这种类型的系统能够获得和。因此，伺服系统的性能将大大提高。该系统的问题将消失;电动机可以最大扭矩。步进电机的模型控制系统的设计。强耦合。它是难以使用简单界定的汽车模型。研究模型和有效的控制战略仍然有许多工作应该做。传统的理论（包括古典与现代控制理论）是基于分析。它是难以界定和处理对象的不确定性信息，因此，很难采用传统的控制理论控制复杂系统。对于非线性，强耦合系统，如电机，模糊控制可能好方法。的基本思想是结合理论的查德在1965年提出的模糊集象征性的专家控制。扎德的关键…then控制非常复杂的系统于1973年出版。模糊控制器的设计不需要该对象的数学模型它立足于专家经验和模糊集理论一个好处控制器是不敏感的。这种优势使得模糊控制是非常适用于复杂的在本文中，我们将描述一个使用控制策略步进电机伺服系统。在的一部分，第2部分，分析。并在第3部分控制策略讨论。在第4部分，一些测试结果给出结构的伺服系统图1是混合式步进电动机伺服系统。该系统包括一个二相混合式电机和。是一个恒定驱动该控制器根据编码器反馈脉冲发出。所有的控制战略必须在两个驱动脉冲，因此，该控制器可以提供。步进电机，电动机的转速 是脉冲频率。我们需要有一个快速的微处理器。在这里，我们选择TMS320F240的，可以执行22.1集成位置传感器步进电机闭环系统获得同步操作状态。转子位置可以利用传感器或使用传感器的方法。有多种位置传感器，具有良好的精度。但是，传感器，该系统系统的体积更大。。传感器闭环系统是大多数传感器的方法，。这些方法，精度严重依赖于 测量精度或计算参数，如绕组电阻。但是，这些参数时变，因此，很难确保测量的精确实时。 系统分析到这，一种新方法——集成位置传感器，被用于测量转子的位置。单词“意味着，测试绕组融入电机（见图2 ） 。测试绕组定子，。所以，。高频率电源电压调节。经过解调调制信封的那样，将位置信息得到。这种方法可以提高精度和相对于传感器的方法减少系统共谋，并相对于传感器的方法降低系统成本。 2.2换向角控制在步进电机，是一个重要的参数二相混合式，理想的转矩角图 3 。在这里，角度是AB相的转矩特性 ，如果我们发送驱动脉冲，等于135 。很显然，（点图3 ） 。这意味着，改变 。并应当指出的是，必须基于保证了电机的自同步。控制器的输入速度误差，。模糊控制理论是用来设计控制器。并确保该系统的稳定，没有静态的错误PI控制器使用。主要结构图4所示。二维模糊控制器是用这里。模糊控制器的设计有两个速度误差SE和。。因此，。输入支持{NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}输入SE和 当时，控制器将从模糊控制转到PI控制。它将使控制系统没有静态误差。 位置反馈脉冲模糊控制补偿 继承传感器在这个系统中用来获得位置信息。传感器反馈脉冲的出错将使系统不能正常使用。位置反馈脉冲混乱的原因可以是：1）外界电磁或机械干扰。这将会导致反馈脉冲的减少或增加。2）系统的运行速度太高了，以至于控制器（TMS320F240）不能完成必要的计算。 位置反馈脉冲的丢失将会导致换向角小于预定的值，补偿的脉冲将会使实际的换向角比想要的大。这将会使系统失控。图6输出扭矩变化 第一个问题是如何知道的