步进电机的PID控制

PID 控制作为一种简单而实用的控制方法 , 在步进电机驱动中获得了广泛的应用。它根据给定值 r( t) 与实际输出值 c(t) 构成控制偏差 e( t) , 将偏差的比例 、积分和微分通过线性组合构成控制量 ,对被控对象进行控制 。文献将集成位置传感器用于二相混合式步进电机中 ,以位置检测器和矢量控制为基础 ,设计出了一个可自动调节的 PI 速度控制器 ,此控制器在变工况的条件下能提供令人满意的瞬态特性 。步进电机驱动器的应用范围：1、步进电机驱动器广泛应用于ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、***仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域。文献根据步进电机的数学模型 ,设计了步进电机的 PID 控制系统 ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,从而控制电机向规***置运动 。通过验证了该控制具有较好的动态响应特性 。采用 PID 控制器具有结构简单 、鲁棒性强 、可靠性高等优点 ,但是它无法有效应对系统中的不确定信息 。 

目前 , PID 控制更多的是与其他控制策略相结合 , 形成带有智能的新型复合控制 。这种智能复合型控制具有自学习 、自适应 、自***的能力 ,能够自动辨识被控过程参数 , 自动整定控制参数 , 适应被控过程参数的变化 ,同时又具有常规 PID 控制器的特点。

步进电机的自适应控制

自适应控制是在 20 世纪 50 年***展起来的自动控制领域的一个分支 。它是随着控制对象的复杂化 ,当动态特性不可知或发生不可预测的变化时 ，为得到高的性能的控制器而产生的 。其主要优点是容易实现和自适应速度快 ,能有效地克服电机模型参数的缓慢变化所引起的影响 ,是输出信号跟踪参考信号 。步进电机是剥线机中的重要组成部分，剥线的长短，好坏，精细程度，多与之息息相关。文献研究者根据步进电机的线性或近似线性模型推导出了全局稳定的自适应控制算法 , 这些控制算法都严重依赖于电机模型参数 。文献将闭环反馈控制与自适应控制结合来检测转子的位置和速度 , 通过反馈和自适应处理 ,按照优化的升降运行曲线 , 自动地发出驱动的脉冲串 ，提高了电机的拖动力矩特性 ，同时使电机获得更准确的位置控制和较高较平稳的转速 。 

目前 ，很多学者将自适应控制与其他控制方法相结合 ，以解决单纯自适应控制的不足。文献设计的鲁棒自适应低速伺服控制器 ，确保了转动脉矩的很大化补偿及伺服系统低速高精度的跟踪控制性能 。在这种工作状况下，强行使电机以要求的速度(大于极限起动预率)直接起动，则会发生“丢步”或无响应。文献实现的自适应模糊 PID 控制器可以根据输入误差和误差变化率的变化 ，通过模糊推理在线调整 PID参数 ，实现对步进电机的自适应控制 ,，从而有效地提高系统的响应时间 、计算精度和抗干扰性 。

怎样解决步进电机振动和噪声大的缺点

步进电机在低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来降低：

A.如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区；

B.采用带有细分功能的驱动器，这是很常用的、很简便的方法；

C.换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机；

D.换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高；

E.在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。

以上方法能有效降低步进电机的振动和噪声，或许在实际应用中，还有其他的更适合的方法来解决，不妨发表出来共同讨论学习。

步进电机驱动器电压、电流如何确定？

在我们选购驱动器时，经常会遇到不知道选择怎样的电压和电流的问题，今天根据我们的实际情况，为大家简单分析一下。

嘉扬电机工程师认为步进电机驱动器的电压和电流可以通过以下两种方案来选择配用。

1.步进电机驱动器电压的确定

混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围（比如IM483的供电电压为12～48VDC），电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。而智能家居要求家电组网，通过物联网把各类电子设备相联，实现高度网络化，这同时对步进电机的各项性能提出了更苛刻的要求。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的很大输入电压，否则可能损坏驱动器。

2.步进电机驱动器电流的确定

供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源，电源电流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍。 配用步进电机驱动器：根据电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。如何选择步进电机，选择电感稍小一些的电机，作为高速电机，能够获得较大输出转矩。如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。

如果实在无法自己选择步进电机驱动器的电压和电流，可以直接与我们的在线***联系。