步進電機的PID控制

PID 控制作為一種簡單而實用的控制方法 , 在步進電機驅動中獲得了廣泛的應用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實際輸出值 c(t) 構成控制偏差 e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構成控制量 ,對被控對象進行控制 。文獻將集成位置傳感器用于二相混合式步進電機中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎 ,設計出了一個可自動調節(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 。要使步進電機快速的達到所要求的速度又不失步或過沖，其關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行頻率下步進電機所提供的力矩，又不能超過這個力矩。文獻根據(jù)步進電機的數(shù)學模型 ,設計了步進電機的 PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機向規(guī)定位置運動 。通過驗證了該控制具有較好的動態(tài)響應特性 。采用 PID 控制器具有結構簡單 、魯棒性強 、可靠性高等優(yōu)點 ,但是它無法有效應對系統(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合 , 形成帶有智能的新型復合控制 。這種智能復合型控制具有自學習 、自適應 、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。

詳解導致步進電機定位不準的原因

強行使電機以要求的速度(大于極限起動預率)直接起動，可能會發(fā)生“丟步’或無響應。而當電機運行至終點時，雖然已經(jīng)立即停止發(fā)脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象，即產生過沖。    

由于慣性作用產生過沖現(xiàn)象并出現(xiàn)步進電機定位不準確的主要原因有以下幾點：     

（1）要求步進電機起動之初速度過高，遠遠超過步進電機的極限起動頻率，或者說是加速度太大，從而造成“丟布”情況；     

（2）步機電機馬達的功率達不到系統(tǒng)的要求；     

（3）步進電機在工作過程中或許遭受到干擾導致電機定位不準；     

（4）控制系統(tǒng)的控制器產生失誤動作；     

（5）換向時丟脈沖，單向運行定位準確，換向后定位出現(xiàn)偏差，并隨著換向次數(shù)的增加導致其偏差值就越明顯；     

（6）軟件存在設計缺陷；     

由于開環(huán)控制系統(tǒng)具有操作方便，價格低廉的優(yōu)點，所以我國所采用基本是以開環(huán)控制反應式步進電機為主。雖然步進電機應用廣泛，但其并不能如同普通的交(直)流電機在常規(guī)條件下使用，且從起點到終點的運行速度在理論狀況下，在電機的極限起動頻率大于運行的速度時，電機可按要求運行，并可達到預期的運行速度。運行至行程結束時，也能立即發(fā)出可以實現(xiàn)停止功能的脈沖，并使電機停止運行。而智能家居要求家電組網(wǎng)，通過物聯(lián)網(wǎng)把各類電子設備相聯(lián)，實現(xiàn)高度網(wǎng)絡化，這同時對步進電機的各項性能提出了更苛刻的要求。但實際情況是，步進電機能實現(xiàn)的極限起動預率較低，遠不能滿足較高的運行速度的要求。在這種工作狀況下，強行使電機以要求的速度(大于極限起動預率)直接起動，則會發(fā)生“丟步”或無響應。而當電機運行至終點時，雖然已經(jīng)立即停止發(fā)脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象，即產生過沖。      

需要我們特別注意的問題是，為了要保證系統(tǒng)的定位精準度并獲得較高的定位速度，主流系統(tǒng)都將定位過程劃分為兩種階段進行。分別為：粗定位階段及精定位階段。具有細分功能的步進驅動器可以改變步進電機的固有步距角，達到更大的控制精度、降低振動及提高輸出轉矩。根據(jù)生產實踐經(jīng)驗，“丟步”和“過沖”是步進電機在運行中很常出現(xiàn)的兩種嚴重影響步進電機定位精度的“罪魁禍首”。

什么是步進電機驅動器？步進電機驅動器有哪些型號？

嘉揚步進電機驅動器型號有S-245D數(shù)字式二相步進電機驅動器，S-266D二相步進電機驅動器，S-224D二相步進電機驅動器，ASD422R二相步進驅動器，ASD545R二相步進驅動器，ASD880R二相步進驅動器，ASD872R二相步 進驅動器，ASA2280H二相步進驅動器，CSD680R三相步進驅動器，CSH2242R三相步進驅動器，CSH2272R三相步進驅動器，CSH2285R三相步進驅動器，ASD556-X3三軸步進電機驅動器。由于慣性作用產生過沖現(xiàn)象并出現(xiàn)步進電機定位不準確的主要原因有以下幾點：（1）要求步進電機起動之初速度過高，遠遠超過步進電機的極限起動頻率，或者說是加速度太大，從而造成“丟布”情況。以上只是步進電機驅動器部分型號，還有更多請直接聯(lián)系銷售部咨詢。

什么是步進電機驅動器？步進電機驅動器的原理是什么，步進電機驅動器采用單極性直流電源供電。當對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉動。

步進電機驅動器將電脈沖轉化為角位移，步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，旋轉是以固定的角度一步一步運行的，因此電機叫步進電機，英文名stepping motor。

步進電機

步進電機加減速必須采用加減速控制方法。步進電機起動時，要逐步提高脈沖頻率，減速時要逐步降低脈沖頻率。

步進馬達轉速，根據(jù)輸入脈沖信號的變化而變化。步進電機只需發(fā)出脈沖信號，那么它就會旋轉一個步距角，如果脈沖信號變化過快，步進電機就會因內部反向電動勢的阻尼而使轉子和定子之間的磁反應跟不上電信號的變化，從而造成堵轉和丟步。

所以步進電機在高速起動時，必須采用脈沖頻率升速的方法，在起動過程中還必須有降速過程，以保證步進電機的準確定位控制。加快與減速的原則相同。為了解決步進電機的堵轉這一問題，應采用加減速控制方法。步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件，通過控制施加在電機線圈上的電脈沖順序、頻率和數(shù)量，可以實現(xiàn)對步進電機的轉向、速度和旋轉角度的控制。步進電機起動時，要逐步提高脈沖頻率，減速時要逐步降低脈沖頻率。我們常說的“加減速”法就是這樣。