步进电机位置伺服系统的多模态控制策略研究
步进电机开环控制的优势显而易见，不仅成本低廉，不需要昂贵的传感器或光电编码器这样的反馈设备，而且控制系统搭建简单易操作，使其能在一定范围内满足精度要求。但是由于目前各个行业对加工精度要求的提高，步进电机的开环控制已经在很大范围内的应用受到了限制，步进电机的低频振荡以及高频失步的问题是迫切需要解决的问题。目前针对应用最广的两相混合式步进电机，如何建立精确的数学模型并结合主流的智能控制算法实现精准稳定的位置控制已成为行业内的发展方向。 论文深入研究了两相混合式步进电机的结构、原理及运行特性，通过dq坐标变换和两相电压SVPWM技术实现了两相混合式步进电机的电流控制方案并以此为基础通过对电机进行速度闭环和位置闭环控制实现了伺服系统总体方案。论文以DSP28335为主控芯片完成了系统硬件设计，搭建了全闭环的位置伺服系统。针对两相混合式步进电机运行过程中非线性等不确定因素，采用了GA-RBF神经网络对系统进行辨识，得到了两相混合式步进电机运行系统的数学模型，为控制策略的研究打下基础。 论文提出了基于模糊控制和模糊PID控制的多模态位置环控制策略，它可以使位置控制器在不同的系统模态下选择较为合适控制策略，最终实现快速、精确、稳定的位置控制。分别设计了位置环的模糊控制器和模糊PID控制器，运用多模态控制理论，实现了基于模糊控制和模糊PID控制的多模态位置控制器，然后分别对上述控制器进行Simulink建模仿真。从仿真的结果来看，多模态控制器较好地综合了模糊控制和模糊PID控制的优势，系统响应速度快，低速震荡小，精度高，抗干扰能力强且有良好的跟踪能力。
步进电机;伺服系统;位置控制;模块设计;参数辨识
南京理工大学
硕士
机械电子工程
侯远龙
2016
中文
TM383.6;TM301.2
85
2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）