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 。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 ,从而控制电机向规定位置运动 。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 、自组织的能力 ,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。
如何克服步进电机在低速运转时的振动和噪声
步进电机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克服：
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，这是常用的、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。
步进电机的基本概念
1相步进电机的相指的是线圈组数（绕组），产生不同对N、S极磁场的激磁线圈对数。三、四、五相步进电机分别对应有3、4、5组线圈，常见的有四相步进电机。
2引线引线即步进电机外部的接出线，和相数没有必然的联系，是根据实际需要来决定的。步进电机的引出线有很多种，我们这里只着重介绍几种常用类型的引线形式，两相电机的引出线是4根或8根；四相电机的引出线是5根、6根或8根；三相电机的引出线是3根或6根；五相电机的引出线是5根、6根或10根。比如，8根引出线的两相电机，可以根据使用要求并接成4根线的两相电机。
3极分为单极性和双极性。如果步进电机的线圈是单向导电的，那么这个步进电机是单极性的，相反，如果线圈是双向导电的，那么就是双极性的。
4步距角（分辨率）当步进电机切换一次定子绕组的激励电流的时候，转子就旋转一个固定的角度，这叫做步距角，也称分辨率。有0.36°、0.72°、0.9°、1.2°、1.8°、3.75°、7.5°、15°、18°等。而这个步距角，就是由切换的相电流的产生的旋转力矩得到的。
5步数步数即线圈每圈的步数， 通常步进电机的每圈步数从4到1000不等。两相步进电机的每圈步数通常有200步和400步两种；三相步进电机的每圈步数通常有300步；五相步进电机的每圈步数通常有500步和1000步两种。
步进电机简介
步进电机是直流无刷电动机的一种，为具有如齿轮状突起（小齿）相锲合的定子和转子，可借由切换流向定子线圈中的电流，以一定角度逐步转动的电机。它采用开回路控制处理，不需要运转量传感器或编码器，且切换电流触发器的是脉冲信号，不需要位置检出和速度检出的装置，所以步进电机可正确地依比例随脉冲信号而转动，因此达成准确的位置和速度控制，且稳定性佳。这些知识我们在之前介绍工业机器人主要部件那期已经学习过了，也做了一些步进电机与伺服电机的比较，下面我们就具体了解一下步进电机的结构和工作原理。
以上信息由专业从事滚珠丝杆电机公司的坦途自动化于2025/2/24 14:25:45发布
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