基于二自由度PID的混合步进伺服控制策略研究与实现

步进电动机控制简单、成本低,已广泛应用于各种工控领域,但是由于其体积较大,安装较为复杂,控制准确度有限,在伺服系统中应用具有一定的局限性。主要解决混合步进伺服一体机驱动器的控制准确度低、成本高和安装复杂等问题。在控制策略方面,使用基于二自由度PID位置环、速度环和电流环的闭环控制策略与细分控制相结合的控制方法,可以有效提高控制器的响应速度和抗干扰能力。在驱动器硬件方面,使用STM32作为主控芯片,结合A5950全桥驱动芯片和磁性编码器,设计了低成本、高性能的驱动器硬件结构。在驱动器结构方面,将控制系统与编码器、步进电动机本体改进于一体,结构紧凑可以有效减少步进电动机的接线复杂度和安装尺寸,用时搭建了48 W/24 V的完善的实验平台。实验结果表明,二自由度PID控制策略下,控制准确度较高,能够有效地降低振动和噪声,具有控制器体积小、结构紧凑、成本低和安装简单的特点,有一定的应用参考价值。