步進(jìn)電機(jī)的主要分類

步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和分類方法較多，一般按勵磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種；按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相等形式。 

在我國所采用的步進(jìn)電機(jī)中以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與控制方式有密切的關(guān)系，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)從其控制方式來看，可以分為以下三類：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動。半閉環(huán)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中一般歸類于開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。 

步進(jìn)電機(jī)的PID控制

PID 控制作為一種簡單而實(shí)用的控制方法 , 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動中獲得了廣泛的應(yīng)用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實(shí)際輸出值 c(t) 構(gòu)成控制偏差 e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量 ,對被控對象進(jìn)行控制 。從這里我們可以看出，步進(jìn)電機(jī)要運(yùn)轉(zhuǎn)那么必須要輸入脈沖，如果沒有脈沖，步進(jìn)電機(jī)是不動的，所以我們需要一個驅(qū)動器來給步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)繞組依次通電。文獻(xiàn)將集成位置傳感器用于二相混合式步進(jìn)電機(jī)中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎(chǔ) ,設(shè)計出了一個可自動調(diào)節(jié)的 PI 速度控制器 ,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性 。文獻(xiàn)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ,設(shè)計了步進(jìn)電機(jī)的 PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機(jī)向規(guī)定位置運(yùn)動 。通過驗(yàn)證了該控制具有較好的動態(tài)響應(yīng)特性 。采用 PID 控制器具有結(jié)構(gòu)簡單 、魯棒性強(qiáng) 、可靠性高等優(yōu)點(diǎn) ,但是它無法有效應(yīng)對系統(tǒng)中的不確定信息 。 

目前 , PID 控制更多的是與其他控制策略相結(jié)合 , 形成帶有智能的新型復(fù)合控制 。這種智能復(fù)合型控制具有自學(xué)習(xí) 、自適應(yīng) 、自組織的能力 ,能夠自動辨識被控過程參數(shù) , 自動整定控制參數(shù) , 適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化 ,同時又具有常規(guī) PID 控制器的特點(diǎn)。

步進(jìn)電機(jī)的自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制是在 20 世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來的自動控制領(lǐng)域的一個分支 。它是隨著控制對象的復(fù)雜化 ,當(dāng)動態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預(yù)測的變化時 ，為得到高的性能的控制器而產(chǎn)生的 。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。其主要優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)和自適應(yīng)速度快 ,能有效地克服電機(jī)模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響 ,是輸出信號跟蹤參考信號 。文獻(xiàn)研究者根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的線性或近似線性模型推導(dǎo)出了全局穩(wěn)定的自適應(yīng)控制算法 , 這些控制算法都嚴(yán)重依賴于電機(jī)模型參數(shù) 。文獻(xiàn)將閉環(huán)反饋控制與自適應(yīng)控制結(jié)合來檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度 , 通過反饋和自適應(yīng)處理 ,按照優(yōu)化的升降運(yùn)行曲線 , 自動地發(fā)出驅(qū)動的脈沖串 ，提高了電機(jī)的拖動力矩特性 ，同時使電機(jī)獲得更準(zhǔn)確的位置控制和較高較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速 。 

目前 ，很多學(xué)者將自適應(yīng)控制與其他控制方法相結(jié)合 ，以解決單純自適應(yīng)控制的不足。怎樣解決步進(jìn)電機(jī)振動和噪聲大的缺點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)在低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，一般可采用以下方案來降低：A。文獻(xiàn)設(shè)計的魯棒自適應(yīng)低速伺服控制器 ，確保了轉(zhuǎn)動脈矩的很大化補(bǔ)償及伺服系統(tǒng)低速高精度的跟蹤控制性能 。文獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)模糊 PID 控制器可以根據(jù)輸入誤差和誤差變化率的變化 ，通過模糊推理在線調(diào)整 PID參數(shù) ，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的自適應(yīng)控制 ,，從而有效地提高系統(tǒng)的響應(yīng)時間 、計算精度和抗干擾性 。

怎樣解決步進(jìn)電機(jī)振動和噪聲大的缺點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)在低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，一般可采用以下方案來降低：

A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機(jī)械傳動避開共振區(qū)；

B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是很常用的、很簡便的方法；

C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；

D.換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；

E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。

以上方法能有效降低步進(jìn)電機(jī)的振動和噪聲，或許在實(shí)際應(yīng)用中，還有其他的更適合的方法來解決，不妨發(fā)表出來共同討論學(xué)習(xí)。