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。

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。

基于电子阀工况的永磁步进电机剩余寿命预测

微型永磁步进电机作为电子阀核心器件,其运行状态对电子阀能否正常执行操作有着直接影响。为了准确掌握电机剩余寿命情况,提出了一种考虑个体差异Wiener过程的剩余寿命预测方法。首先通过分析电机性能退化失效过程,选取相电流有效值作为性能退化特征量;其次由于同型号多台电机同时参与实验,建立考虑个体差异Wiener过程的电机性能退化模型并基于EM算法进行参数估计;最后,设计一种将启停次数作为电机剩余寿命参考的实验,并与基于传统Wiener过程的预测结果进行对比。实验结果表明所提方法平均预测误差下降了3.74%,具有更高的预测精度。

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。

AT89C52单片机控制的步进电机驱动设计

为实现步进电机在生产应用中的精确控制、防止控制“失步”,并能够根据需求对电机工作状态灵活变动以提升生产效率和质量,本文设计四相步进电机的控制系统。该系统利用电路设计及单片机程序控制,以模拟试验的形式,先对控制电路进行线路设计,然后利用AT89C52单片机进行电机驱动控制的程序编写,具有良好的实用性和便捷性。

基于ARM处理器的细分步进电机驱动器设计

基于ARM处理器MM32SPIN0280设计一款细分步进电机驱动器。主要特点包括外置MOS管驱动器、半桥驱动电路和电流采集电路,实现电流环控制电机。详细分析步进电机衰减模式、电流采样时刻和恒定力矩矢量控制方法。对自举电路和驱动电阻进行功能阐述和定量计算,为实际电路设计提供理论依据。针对软件讨论PWM输出和采样时刻设计,以及恒定力矩矢量控制的实现方法。通过实际电机线圈电流测量,展示了高细分驱动对恒定力矩和小电流波动的优势。通过对比16和2细分情况下的电流波形,证明高细分运行时电机扭矩更稳定,噪音更小。本设计为小型化、高性能步进电机驱动器的开发提供了有价值的参考。

基于LabVIEW的闭环步进电机运动系统设计及精度分析

当前闭环步进电机在自动化设备中的应用越来越广泛,故为了进一步满足闭环步进电机的应用需求,采用LabVIEW上位机+运动控制卡+驱动器模块的控制方案进行了多轴运动系统的设计,通过设计的上位机软件实现闭环步进电机的实时控制与监测。同时,基于编码器搭建了系统精度测试平台,测试结果表明,系统不适用于精度要求不高于0.216°的场合和小角度高精度定位的情况,而更适用于应用场合为大角度定位的情况。

两相混合步进电机的准滑动模态控制研究

针对在两相混合式步进电机位置控制系统中采取滑模算法控制时系统抖振较大的问题,基于边界层概念对滑模控制算法进行了改进,优化了准滑动模态控制算法。并且在相关软件中搭建两相混合式步进电机控制仿真模型,并进行了仿真验证。结果表明,采用准滑动模态滑模控制比采用一般滑模控制情况下系统的抖振幅度减小50%,系统的动态性能得到了很大提升。

基于步进电机的时变边界层滑模位置控制研究

文章基于两相混合式步进电机控制系统,将滑模控制算法应用于位置控制,以改善系统动态性能和抗干扰性,同时,为削弱滑模控制中的抖振问题,设计了一种时变边界层的控制算法,在等速趋近律的基础上将时变边界层算法应用于电机位置控制系统;通过MATLAB/Simulink进行了仿真实验验证,并进一步完成了实际实验,证明了文中提出的控制算法可以对传统滑模控制中的抖振问题进行明显地削弱,且动态性能较为良好;通过对比实验,将文中应用的控制算法与传统的PID控制算法在突加负载的情况下进行对比,证明了应用时变边界层控制算法的两相混合式步进电机位置控制系统的优势性。

新型两自由度定子永磁球形混合式步进电机结构及性能分析

多自由度电机有望广泛应用于机器人和机器手等多运动自由度系统中。当前虽然有多种样机原型,但大多数都在实验室研究测试阶段,且电机机械机构、控制系统复杂,生产制造难度高,体积较大的同时材料利用率低。为了推进电机产品化进程和实际应用,提出一种新型定子永磁球形两自由度混合式步进电机。详细介绍电机结构及运行原理;建立电机齿层归一化分析模型,对电机空载和负载性能进行归一化分析,所得结论对于该类电机分析具有通用性;最后,设计一台整体外径为50 mm的新型定子永磁球形两自由度混合式步进电机样机,通过有限元仿真、与同规格转子永磁型两自由度混合式步进电机性能比较,验证了该新型电机性能的优越性,以及齿层归一化分析方法的可行性。

基于IHF-PLL^(3)rd的混合式步进电机主动式阻尼控制

混合式步进电机本身阻尼极小,在实际运行过程中经常会发生振荡过大、甚至失步的问题。为提高步进电机的控制品质,提出一种基于三阶锁相环(third-orderphaselocked loop,PLL^(3)rd)-积分谐波滤波器(integral harmonic filter,IHF)的步进电机主动式阻尼控制方法。首先,主动式阻尼控制是利用同步d-q坐标系调节定子电流,其中控制id恒定为额定电流,调节iq生成瞬时转矩以抑制振荡。其次,为实现转速闭环达到增加电机阻尼的目的,提出一种PLL^(3)rd与IHF相结合的转速观测方法。其中,PLL^(3)rd可消除电机加减速过程中的稳态误差,而IHF可以有效滤除电机反电势中的高次谐波分量,该方法解决了传统微步控制中只减小了振荡幅度但是没有改变控制系统阻尼大小的问题。最后,通过实验验证所提方案的有效性。

混合式步进电机细分驱动原理分析

针对一些电机方面书籍描述混合式步进电机细分驱动原理中存在的问题,通过磁动势计算分析,得出混合式步进电机的阶梯波电流细分驱动不是一些书籍上描述的等幅匀速旋转磁场。提出按正弦波规律采样的细分驱动可以得到等幅匀速的旋转磁场,指出步进电机细分驱动的本质原理是来源于交流电机的原理,空间完全对称且绕组参数都相同的交流电机绕组,通过时间相位差和其余参数都相等的正弦波电流驱动时,其合成磁场是一个圆形旋转磁场。

机器人步进电机的最优机械控制数据建模与仿真

步进电机的控制精度会对电机位移和数字脉冲产生影响,为了提高步进电机最优机械控制数据的准确性,确保步进电机最优机械控制效果,提出机器人步进电机的最优机械控制数据建模与仿真方法。该方法优先分析了机器人步进电机的内部结构、工作原理,并利用数学模型推导出传递函数,以此达到简化步进电机的目的。基于分析结果建立控制模型,实现最优控制机器人步进电机,并依据仿真分析结果验证最终控制效果。实验结果表明,所提方法的机器人步进电机最优机械控制效果较好,能够有效提高机器人步进电机最优机械控制精度。

基于Arduino的步进电机分析与设计

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。与常见的DSP PLC ARM 51单片机不同,Arduino具有编程简单,操作方便,价格便宜等诸多优点。本文介绍基于Arduino的进步电机系统,通过步进电机驱动器驱动步进电机,可实现定位控制。结果表明该系统操作简单,性能可靠。

步进电机驱动器THB6064H及其应用

THB6064H是大功率、高细分两相混合式步进电机芯片式驱动器，具有以下多种功能：采用双全桥MOSFET驱动，低导通电阻Ron=04Q（上桥＋下桥），高耐压50VDC，大电流45A（峰值），多种细分可选（1／2、1／8、1/10、1／16、1／20、1／32、1／40、1／64），自动半流锁定功能，衰减方式连续可调，内置温度保护及过流保护。

基于DSP的混合式步进电机细分驱动器的设计

本文以三相混合式步进电机为控制对象,分析了脉冲细分驱动原理,建立了比较理想的步进电机数学模型,并根据数学模型提出了相应的控制方案,以数字信号处理器DSP为核心。

步进电机控制系统的设计及其应用

介绍了基于MSP430F149单片机的步进电机控制系统的设计。在硬件部分,描述了该系统的硬件配置和工作原理;在软件部分,分析了单片机控制程序和步进电机运动的设计过程。该系统具有研制成本低且扩展好的特点,并具有软件功能强、操作使用简便等优点,满足了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)系统中对五相步进电机的各种控制要求。