步进电机运动控制系统设计(五)

第5章  算法的设计：

　　算法对于步进电机调速系统设计是一个相当重在的环节，因为只有确定了算法之后才能对步进电机的速度进行准确的控制，并时也能达到精确的调速目的。同时算法也是编写软件的前提与基础。控制算法有多种，常用的两种算法是PID和模糊控制算法。

　　PID 控制与模糊控制是两种常用的控制方法,但它们还存在一些不足,如一般PID 控制容易产生超调、模糊控制的稳态精度不高,在这两种控制方法基础上进行改进,可产生多种更好的控制方法。本文采用的复合PID 控制算法和带动态补偿的模糊控制算法克服了以上缺陷,取得了较好的实验效果。

　　5.1 PID 控制算法

　　PID 调节的实质就是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系,进行运算,将

其运算结果用以输出控制,将基本PID 算式离散化可得到位置型PID 控制算法,对位置型PID 进行变换可得到增量型PID 控制算法。对控制精度要求较高的系统一般采用位置型算法,而在以步进电机或多圈电位器做执行器件的系统中,则采用增量型算法。

　　PID是一种工业控制过程中应用较为广泛的一种控制算法，它具有原理简单，易于实现，稳定性好，适用范围广，控制参数易于整定等优点。PID控制不需了解被控对象的数学模型,只要根据经验调整控制器参数 ,便可获得满意的结果。其不足之处是对被控参数的变化比较敏感。但是通过软件编程方法实现PID控制 ,可以灵活地调整参数。,尽管近年来出现了很多先进的控制算法，但PID控制仍然以其独有的特点在工业控制过程中具有相当大的比重，且控制效果相当令人满意。

　　连续PID控制器也称比例－积分－微分控制器，即过程控制是按误差的比例（P-ProportionAl）、积分（I-IntegrAl）和微分（D-DerivAtive）对系统进行控制，

它的控制规律的数学模型

“* MERGEFORMAT   “* MERGEFORMAT               (5-1)        

　　或写成传递函数形式：

    “* MERGEFORMAT             (5-2)

　　式中，e(t)：调节器输入函数，即给定量与输出量的偏u(t)：调节器输出函数。

　　Kp：比例系数；

　　T：积分时间常数；

　　T：微分时间常数。

　　将式（2-1）展开，调节器输出函数可分成比例部分、积分部分和微分部分，它们分别是:

　　⑴ 比例部分比例部分的数学表达式是 “* MERGEFORMAT ,p在比例部分中，Kp是比例系数，Kp越大，可以使系统的过渡过程越快，迅速消除静误差；但Kp过大，易使系统超调，产生振荡，导致不稳定。因此，此比例系数应选择合适，才能达到使系统的过渡过程时间短而稳定的效果。

比例调节器

[1] [2]  下一页

本文关键字：步进电机  控制系统  电工技术，电工技术 - 电工技术