基于主动式阻尼的混合式步进电机转速振荡抑制控制

混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,将电流i_d控制恒为额定电流,利用位置误差和速度误差调节电流i_q生成瞬时转矩,抑制电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现电机闭环反馈控制,提出一种将同步频率提取滤波器(SFF)与三阶锁相环(PLL~3rd)相结合的无传感器控制方法。SFF可以滤除反电动势信号中的高次谐波,PLL~3rd能消除转速变化过程中的稳态误差。实验证明,该方法有效抑制了步进电机运行过程中的振荡现象,提升了电机的运行品质。

基于ESMO-DPLL的混合式步进电机主动式阻尼控制

针对混合式步进电机阻尼系数较小引起的振荡以及失步问题,提出一种主动式阻尼闭环控制方法提高步进电机的控制品质。首先,该方法基于同步旋转dq坐标系下的电机模型,将电流id控制恒为额定电流,利用转速误差调节电流iq生成瞬时转矩,改善电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现转速闭环,提出一种扩展滑模反电动势观测器(ESMO)与双锁相环(DPLL)相结合的无传感器控制方法,ESMO改善了传统滑模观测器的抖振问题,DPLL能消除加减速过程中的稳态误差。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。

两相混合式步进电机控制器研究与设计

本设计采用STM32F103芯片作为核心控制器,LV8727的驱动电路,结合了以太网控制器,并设计上位机和下位机软件,实时监控电机运行。经过控制器内部算法处理提出合理的加减速度曲线和相应最佳的细分匹配,提高控制器的性能水平。

基于DSP的混合式步进电机直接转矩控制研究

建立了混合式步进电机的数学模型,分析了其转矩产生机理。将交流电机直接转矩控制理论引入到步进电机的控制中,分析了定子电压空间矢量对电机磁链和转矩的影响,推证了最佳开关逻辑选择表。以TMS320F240芯片为核心处理器,构成了混合式步进电机的数字化控制系统。速度控制实验结果验证了该方案的可行性。

高精度二相混合式步进电机控制系统研究

在二相混合式步进电机数学模型的基础上,针对电机低速运行时的振动和噪声过大的问题,研究了正弦脉宽调制细分驱动技术,开发出一种新型的基于单片机的多细分二相混合式步进电机驱动器。该系统主要分为数字控制部分、GAL片逻辑综合信号处理单元、SG3525恒流控制电路、驱动功放电路、过流保护及反馈电路和系统供电电源模块等。系统采用专用集成芯片和可编程逻辑器件,以8位单片机AT89C2051为控制核心,实现恒流控制、正/反转运行、过流保护和多档位细分等功能。实验结果表明,系统硬件和软件设计合理可行,各项技术指标均达到了设计要求。

混合式步进电机空间矢量PWM逆变器死区补偿策略

针对步进电机传统开环控制运行效果欠佳的问题,结合矢量控制算法对两相混合式步进电机进行控制,通过逆变器产生正弦波电流对电机进行驱动。由于步进电机气隙磁场畸变和PWM逆变器的死区效应,使步进电机的运行电流掺杂大量谐波,低速工作时尤为严重。为了改善电机低速运行性能、抑制谐波干扰,结合混合式步进电机矢量控制的电流环进行优化,通过自适应线性神经网络(ADALINE)算法将谐波进行提取与抑制,然后进行电流方向判断,对逆变器的输出进行补偿。实验证明,所提出的补偿策略能够有效抑制两相PWM逆变器的电流谐波,改善波形、降低电机低速运行的转矩脉动。

两相混合式步进电机多级细分控制的应用研究

介绍了基于DSP和专用芯片的两相混合式步进电机细分控制电路,通过软件编程实现了恒转矩多级均匀细分,并对整个系统进行了实验研究。步进电动机进行多级细分控制时,根据转速变化选取不同的细分数,以无细分时的平衡位置作为不同细分级别控制之间的转换点,可实现任意两种细分级别控制之间的顺利转换。

基于转矩星矢量模型的两相混合式步进电机控制系统

以转矩星理论为指导 ,对两相混合式步进电机的驱动电路进行了研究 ,建立了该步进电机的转矩星矢量模型 ,以 80 98单片机为基础 ,利用PL/M 96语言设计了具有形式简单、功能强大的两相混合式步进电机控制系统 ,实现了平滑无级调速和恒流控制·通过对 1 1 0BYG45 0型75 0W两相混合式步进电机进行速度控制·结果表明 ,该系统运行良好 ,并有潜力实现直接传动系统的在线控制·

两相混合式步进电机细分控制波形研究及实现

为了提高细分精度,采用两相步进电机细分步距矢量角与细分电流之间的函数关系作为细分电流的控制波形,并推导出该函数的数值解法,实现了细分电流的精确控制和在线计算细分电流给定值,并成功应用到以 L297+L298作为驱动器件的系统中。使驱动线路简单,使用灵活。

混合式步进电机的计算机并口控制

介绍了计算机并行接口系统资源及其访问方法,从用硬件和软件来实现控制脉冲输出两个方面介绍了利用计算机并行接口对混合式步进电机进行控制的方法,并结合实验数据和实际应用证明了此技术的可行性。

一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制优化控制策略

五相混合式步进电机因其定位精度高、转矩脉动小以及转矩密度高等优点而应用愈加广泛。为进一步减小其运行噪声、提高系统整体效率,本文提出一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)优化控制策略。首先搭建了考虑互感条件下的五相混合式步进电机解耦控制数学模型。在此基础上,采用相邻两大矢量和两中矢量合成混合电压矢量的SVPWM控制策略,并给出了相应的五相混合式步进电机双闭环控制系统。本文所提的混合SVPWM算法通过利用大、中矢量在基波、三次谐波双坐标系对应关系以达到抑制三次谐波的效果,能够有效降低相电流纹波和谐波含量。最后,研制了一套基于FPGA的实验平台,对所提策略与传统滞环算法、大矢量SVPWM算法进行对比研究,重点分析了3种算法对相电流纹波和谐波含量的影响,从而验证了所提算法的正确性和优越性。

超强型齿层永磁混合式步进电机结构原理及性能分析

结合定子永磁混合式步进电机和超强型混合式步进电机结构及性能优点,提出一种仅在定转子齿层放置永磁磁条的超强型齿层永磁混合式步进电机,具有定转子结构简单、转矩和功率密度高、电磁场二维分布、设计分析计算方便等特点。针对电机结构特征、运行原理及转矩提升机制进行理论分析。基于归一化分析方法和二维有限元计算,探究齿高、齿宽、齿距、气隙等齿层参数变化对空载反电势、定位转矩、输出转矩、转矩脉动、保持转矩等电机性能的影响规律,提出该类电机齿层参数优化设计准则。将同规格定子轭部永磁混合式步进电机、定子齿层永磁混合式步进电机与所提出的超强型齿层永磁混合式步进电机进行性能比较研究,验证了理论分析的正确性及新型电机结构性能的优越性。

永磁步进电机数字控制系统设计

采用AT89C51单片机为核心控制芯片,对步进电机转速及转向控制系统进行设计。实现了电机的启动和停止控制、正转和反转控制,以及加速和减速控制,并能动态显示在LED数码管上。该系统可靠性较高、稳定性好、结构简单、运行可靠、控制方便且性价比高,有一定的使用价值。

基于STM32混合式步进电机控制系统设计

混合式步进电机是一种高精度的高转矩低转速伺服电机,但电机参数的时变性会使步进电机在运行时出现失步。为此设计STM32处理器的混合式步进电机控制系统,采用模糊自适应PID控制算法对步进电机形成闭环控制,本文阐述了μC/OS-II嵌入式实时操作系统在STM32上的移植及应用。

混合式步进电机细分控制方法优化策略研究与仿真

针对混合式步进电机闭环控制系统的固有缺点、数学参考模型的失真、电机磁滞损耗和涡流损耗的问题,结合混合式步进电机结构原理、步进电机细分控制原理、最优控制思想和自适应控制思想,分别将最优性能指标、直接电流反馈以及有限时间参考模型修正方法引入到步进电机受控系统中。在三相混合式步进电机的数学模型基础上,分别采用普通细分控制方法和基于优化思想的细分控制方法进行了Simulink仿真。研究结果表明,采用基于优化思想的细分控制方法,可以较好地提高电机的控制性能。

基于滑模算法的两相混合式步进电机位置控制研究

为提高步进电机控制系统的动态性能和鲁棒性,将滑模变结构控制应用到两相混合式步进电机的位置控制系统中,通过选择合适的切换函数和趋近率,设计滑模控制器取代传统PID控制的位置环和速度环,使系统控制性能得到较大改善。利用Matlab/Simulink进行仿真,并通过实验进行对比验证,结果显示,滑模变结构控制相比于传统PID控制,具有响应速度快、无超调、抗扰动能力强等优点,由此表明了滑模控制在两相混合式步进电机位置控制系统中的有效性和优越性。

两相混合式步进电机的滑模伺服控制研究

为了提高步进电机控制系统的动静态性能与系统鲁棒性,将滑模变结构控制引入步进电机的伺服控制系统中,设计两相混合式步进电机八扇区SVPWM分配方式,并设计滑模控制器使系统控制性能得到明显改善。利用Matlab/Simulink将其与工业上常用的细分控制方式进行对比仿真验证,结果表明滑模变结构控制与工业上使用的细分控制方式相比,具有响应快、抗扰动强、转矩波动小等优点,由此说明了滑模控制在步进电机伺服控制系统中的优越性。

混合式步进电机自抗扰控制器状态观测反馈优化方法

由于混合式步进电机齿槽转矩的存在,其在中低速运行时存在转矩脉动问题,且开环控制难以有效抑制。通过对混合式步进电机转矩脉动产生机理及影响因素的分析,提出了一种观测器反馈的自抗扰矢量控制(observer optimized active disturbance rejection vector control,OF-ADRC)算法。取消自抗扰控制器的跟踪-微分器环节,将给定转速直接作为输入,对扩张状态观测器中部分参数进行改进,用电机实际转速代替观测器输出量z,状态观测器用于得到对扰动项的估测量z。通过优化各控制模块减少可调参数,快速补偿步进电机的外部干扰力矩,降低电机加载后转矩脉动幅值。与传统PI矢量控制方法进行仿真对比,在0.1、0.2和0.3 N·m负载转矩下,转矩脉动分别降低了4.8%、12.8%和16.2%;在12、24和36 V供电电压下,转矩脉动分别降低2.2%、4.8%、17.4%,验证了所提控制算法的有效性。

基于无源性的两相混合式步进电机速度控制

本文将无源性控制应用于两相混合式步进电机的速度控制系统中,在哈密顿模型下建立了基于状态误差模型的无源性速度控制器,针对实际运行时负载扰动未知的问题,设计了负载扰动观测器。仿真和实验结果表明无源性控制对两相混合式步进电机的速度控制具有较好的鲁棒性,良好的动态和稳态性能。

两相混合式步进电机矢量控制系统

在纺织行业的绣花机、针织横机应用中,为了改善步进电机开环控制系统下产生低频共振、高频失步和转矩下降的问题,课题组基于两相混合式步进电机的数学模型,利用三相空间矢量脉宽调制SVPWM推导了基于双H桥逆变电路两相SVPWM方法,并结合坐标变换、矢量控制和PI调节,在MATLAB/Simulink下搭建了一种新型两相混合式步进电机矢量控制系统模型。电流仿真结果显示电机在运行后0.3 s内电流达到稳定,速度仿真结果显示:电机低频运行转速在0.018 s时响应且稳定无振荡,高频运行时转速达到峰值后转矩稳定。课题组提出的方案能够提高两相混合式步进电机在振荡、失步方面的性能。