两相混合式步进电机的模糊PI控制方法研究

论文摘要

由于目前加工精度要求越来越高,两相混合式步进电机的传统的开环控制已经使其的应用越来越受到限制,其在低速运行时的振荡一方面造成了较大的噪声,更重要的是造成了机械振动会给设备带来较大的危害。因此,如何运用现代电机技术、现代电力电子技术、数字技术和控制理论来减少这种振动,建立稳定运行的伺服控制系统越来越为研究者们所关注。本文完成的主要工作分为MATLAB/Simulink仿真和基于DSP的控制算法实现两个部分,第一部分工作分又为三个部分,首先根据两相混合式步进电机的数学模型在建立了新的Simulink模块并进行了所需物理量的测试;然后将模糊控制算法导入PI控制器,并在Simulink中组建了模糊PI控制器,最后将两者结合起来进行了系统的仿真,从仿真结果中可以看到,系统响应速度快,稳态时转矩脉动小、转速稳定,且具有良好的跟踪能力和抗干扰能力。第二部分工作完成了基于DSP芯片2407A的伺服系统的实验平台搭建,并在此平台基础上进行了该模糊PI控制策略的程序设计和实现,最后通过实验验证了该控制系统具有良好的性能。由于作者的能力和时间所限,本文还有不少不足之处,请多多指正,谢谢!

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 步进电机在应用中存在的问题
• 1.3 两相混合式步进电机的控制策略现状研究
• 1.3.1 两相混合式步进电机的控制系统发展过程与现状
• 1.3.2 模糊控制理论的发展现状
• 1.4 本文的课题意义
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 两相混合式步进电机的数学模型
• 2.1 两相混合式步进电机
• 2.1.1 两相混合式步进电机的结构
• 2.1.2 两相混合式步进电机的工作原理
• 2.2 两相混合式步进电机的数学模型
• 2.3 两相混合式步进电机的Simulink模型建立
• 2.3.1 两相混合式步进电机的Simulink模型
• 2.3.2 代数环问题
• 2.4 该模型中参数的测定
• 2.4.1 绕组电阻和自感的测定
• 2.4.2 其他参数的测定
• 2.5 本章小结
• 第三章 两相混合式步进电机的模糊PI控制策略
• 3.1 PI控制方式概述
• 3.2 先进PI控制
• 3.2.1 积分分离PI控制算法
• 3.2.2 步进式PI控制算法
• 3.3 模糊PI控制
• 3.3.1 模糊控制器的组成
• 3.3.2 模糊PI控制
• 3.4 本章小结
• 第四章 两相混合式步进电机模糊PI控制系统的仿真研究
• 4.1 仿真工具简介
• 4.2 两相混合式步进电机的控制系统仿真
• 4.2.1 隶属函数选择
• 4.2.2 PI参数确定
• 4.2.3 模糊子集的确定
• 4.3 仿真模型以及结果
• 4.3.1 仿真模型
• 4.3.2 仿真结果
• 4.3.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 两相混合式步进电机模糊PI控制系统的实现
• 5.1 实验平台简介
• 5.1.1 TMS320LF2407ADSP简介
• 5.1.2 TMS320LF2407A开发平台简介
• 5.1.3 主电路以及信号反馈系统
• 5.2 实验系统的软件设计
• 5.2.1 CCS软件简介
• 5.2.2 系统程序结构
• 5.2.3 实验的问题与程序优化
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 实验结果
• 5.3.2 实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文及参加的科研课题