基於改進滑模控制器的步進電機控制方法

2023-04-26 05:20:21

基於改進滑模控制器的步進電機控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於改進滑模控制器的新型步進電機控制方法，將步進電機當前位置輸出反饋，並且與給定位置輸出進行偏差運算；將偏差作為改進滑模控制器的輸入，經控制器運算得到輸出，作為步進電機模型的輸入；經步進電機傳遞函數模型運算得到步進電機位置輸出；使步進電機控制系統的快速性和穩定性均可以得到提高。
【專利說明】基於改進滑模控制器的步進電機控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於改進滑模控制器的控制方法，用於步進電機控制系統，較採用傳統的滑模控制器的步進電機控制系統相比，大大提高步進電機控制系統的快速性和準確性。
【背景技術】
[0002]傳統步進電機控制系統大多數採用經典PID控制、模糊PID控制和滑模控制，其中滑模控制中趨近率採用指數趨近率較為常見。滑模控制器的準確性和快速性較好，但仍存在改進的空間，可對其指數趨近率加以改進，增強其跟蹤型，並通過積分環節加以修正，提高系統的準確性。

【發明內容】

[0003]發明目的
[0004]本發明涉及一種基於改進滑模控制器的步進電機控制方法，其目的是為了解決傳統步進電機控制系統中響應時間長、準確性差的控制問題。
[0005]技術方案
[0006]本發明是通過以下技術方案來實現的:
[0007]—種基於改進滑模控制器的步進電機控制方法，其特徵在於:採用一種新型的控制器對步進電機位置輸出進行跟蹤控制，步驟如下:
[0008](I)系統將步進電機當前位置輸出反饋，並且與給定位置輸出進行偏差運算；
[0009](2)將偏差作為基於改進滑模控制器的輸入，經控制器運算得到輸出，作為步進電機模型的輸入；
[0010](3)經步進電機傳遞函數模型運算得到步進電機位置輸出，重複步驟(I)。
[0011]該控制器由改進滑模控制器和模糊PID的積分環節並聯組成。
[0012]優點及效果
[0013]本發明具有如下優點及有益效果:
[0014]本發明突破了傳統步進電機控制系統當中採用傳統滑模控制器，不能準確跟蹤步進電機給定轉動角度，系統響應時間長的問題，本發明在傳統的滑模步進電機控制系統中，對傳統指數趨近率進行改進，並且用模糊PID中的積分部分加以修正系統的穩態誤差，經驗證，採用改進的滑模控制器的步進電機控制技術與傳統的滑模控制技術相比，響應時間大大減小，系統穩態誤差也得到響應的減小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為採用基於改進滑模控制器的步進電機控制系統結構圖；
[0016]圖2為基於改進滑模控制器的步進電機控制器的結構和流程圖。【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步的說明：
[0018]本發明可用於步進電機控制系統中，可以很好地解決傳統步進電機控制系統中響 應時間長、準確性差的控制問題，發明的新型控制器，由改進滑模控制器和模糊控制器並聯 組成，其中滑模控制器趨近率改為由原來傳統的指數趨近率，變成在其後乘上滑模面的平 方，增加的系統的跟蹤性和快速性，但由於慣性影響，產生了較為強烈的抖振，為了減小抖 振及系統的穩態誤差，在改進滑模控制器的基礎上並聯了模糊PID的積分部分，較傳統的 步進電機控制器相比，採用這種新型控制器系統的快速性和準確性得到大大提高。
[0019]本發明這種基於改進滑模控制器的步進電機控制系統，採用一種新型的控制器對 步進電機位置輸出進行跟蹤控制。
[0020]基於改進滑模控制器的步進電機控制系統結構如圖1所示：步進電機當前位置輸 出與位置給定相比，其差值作為控制器的輸入，經控制器運算得到控制器輸出作為控制對 象的輸入，形成完整的步進電機控制系統，其中控制器由改進的滑模控制器和模糊控制器 並聯組成，其結構和控制流程如圖2所示。以型號為130BYG9100A的三相混合式步進電機 為例，其位置傳遞函數模型為：
[0021]
【權利要求】
1.一種基於改進滑模控制器的步進電機控制方法，其特徵在於:採用一種新型的控制器對步進電機位置輸出進行跟蹤控制，步驟如下: (1)系統將步進電機當前位置輸出反饋，並且與給定位置輸出進行偏差運算； (2)將偏差作為基於改進滑模控制器的輸入，經控制器運算得到輸出，作為步進電機模型的輸入； (3 )經步進電機傳遞函數模型運算得到步進電機位置輸出，重複步驟(I)。
2.根據權利要求1所述的基於改進滑模控制器的步進電機控制方法，其特徵在於:該控制器由改進滑模控制器和模糊PID的積分環節並聯組成。
【文檔編號】H02P21/00GK103560734SQ201310582563
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】楊霞, 張春蕾, 李闖 申請人:瀋陽工業大學