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步進電機在控制方面有四大策略
隨著相關(guān)行業(yè)技術(shù)的提升以及步進電機本身技術(shù)的提高，此類電機在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并且在很多應(yīng)用中都取得了十分優(yōu)秀的表現(xiàn)。就電機本身技術(shù)的提高來看，大到控制策略小道材料裝置都是有體現(xiàn)的，比如在電機的控制方面主要就有下面這四大策略，這些策略能夠解決電機原本存在的很多不足，使其在功能及品質(zhì)等方面得到很大程度的提升，從而進一步優(yōu)化電機的應(yīng)用，并擴大電機的應(yīng)用范圍。
控制策略一：PID 控制。
因為具備著簡單而實用這個最大優(yōu)點，所以此種控制方法在步進電機驅(qū)動中獲得了廣泛的應(yīng)用。所謂的PID 控制，簡單來說就是根據(jù)給定值與實際輸出值構(gòu)成控制偏差，來將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，利用這個控制量來對被控對象進行控制 。
就PID 控制策略在PID 控制上的具體應(yīng)用來看，可以通過將集成位置傳感器用于二相混合式步進電機中，在位置檢測器和矢量控制為基礎(chǔ)的情況下，設(shè)計出一個可自動調(diào)節(jié)的 PI 速度控制器，利用這個控制器來實現(xiàn)對電機的控制，尤其是確保在變工況的條件下提供令人滿意的瞬態(tài)特性。
就當(dāng)前PID 控制在步進電機中的應(yīng)用來看，通常都不是單獨應(yīng)用，需要與其它的控制策略像結(jié)合，以此形成帶有智能的新型復(fù)合控制。這樣的復(fù)合控制不僅具備常規(guī)PID 控制器的特點，往往還具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng) 、自組織的能力，且能夠自動辨識被控過程參數(shù)，可以對控制參數(shù)自動進行整定，能夠適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化。
控制策略二：矢量控制。
這種控制策略可以說是現(xiàn)代電機高性能控制的理論基礎(chǔ)，通過采用這種控制策略能夠有效改善步進電機的轉(zhuǎn)矩控制性能。就其原理來看，主要是通過磁場定向?qū)⒍ㄗ与娏鞣譃閯畲欧至亢娃D(zhuǎn)矩分量并分別加以控制，以此來獲得良好的解耦特性，也就是說矢量控制需要對定子電流的幅值和電流的相位都進行控制。考慮到步進電機不僅存在主電磁轉(zhuǎn)矩，還會因為雙凸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，同時其內(nèi)部磁場結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，在非線性上比一般電機會更加嚴重，所以在矢量控制方面相對會比較復(fù)雜。
控制策略三：自適應(yīng)控制。
這種控制策略出現(xiàn)的時間是比較早的，在 20 世紀(jì) 50 年代就已經(jīng)發(fā)展起來，是自動控制領(lǐng)域的一個分支。之所以會有這種控制策略，是為了在控制對象動態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預(yù)測的變化，導(dǎo)致控制動向變得復(fù)雜化的時候，以自適應(yīng)控制方式保證依然可以得到高性能的控制器，以此優(yōu)化步進電機的控制、運行及功能發(fā)揮。
就自適應(yīng)控制策略在步進電機中的應(yīng)用來看，體現(xiàn)除了容易實現(xiàn)和自適應(yīng)速度快這兩個最大優(yōu)點，以此可以有效克服電機模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響，成為輸出信號的跟蹤參考信號。
比較早的時候就有研究者在依賴點擊模型參數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)步進電機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，通過將閉環(huán)反饋控制與自適應(yīng)控制結(jié)合的方式來檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度。這樣在經(jīng)過反饋和自適應(yīng)處理的情況下，使得電機可以按照優(yōu)化的升降運行曲線自動地發(fā)出驅(qū)動的脈沖串，這樣可以一定程度地提高電機的拖動力矩特性，也能讓電機得到更精確的位置控制和高且平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速。
發(fā)展到現(xiàn)在，自適應(yīng)控制技術(shù)水平已經(jīng)有很大程度的提升，可以通過將自適應(yīng)控制與其他控制方法相結(jié)合來有效解決單純自適應(yīng)控制的不足，以實現(xiàn)對步進電機的自適應(yīng)控制，這樣在有效提高系統(tǒng)響應(yīng)時間的同時，也有效提高系統(tǒng)的計算精度和抗干擾特性。
控制策略四：智能控制。
相較于自適應(yīng)控制需要完全依靠電機數(shù)學(xué)模型參數(shù)來說，智能控制能夠做到不依賴或不完全依賴電機的數(shù)學(xué)模型，而是按實際效果進行控制，這種情況下其在控制中依然有考慮系統(tǒng)不確定性和精確性的能力，這是對傳統(tǒng)控制必須以數(shù)學(xué)模型的框架為主要依據(jù)的突破。且隨著科技水平的提升，智能控制技術(shù)水平在不斷提升，類型在不斷豐富，發(fā)展到現(xiàn)在智能控制在步進電機系統(tǒng)中的應(yīng)用有很多，具體技術(shù)品種比較豐富，其中發(fā)展成熟的主要有模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和智能控制的集成這兩種。
模糊控制：這種智能控制技術(shù)簡單來說就是在被控制對象的模糊模型的基礎(chǔ)上，運用模糊控制器的近似推理等手段來實現(xiàn)對步進電機系統(tǒng)的控制的方法，在工業(yè)控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。相較于常規(guī)控制來看，模糊控制并不需要有精確的數(shù)學(xué)模型，所以體現(xiàn)出了自適應(yīng)性強的特點，非常適合應(yīng)用功能在非線性、時變 、時滯系統(tǒng)的控制方面。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：這種智能控制技術(shù)是利用大量的神經(jīng)元按一定的拓撲結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)調(diào)整的方法，在應(yīng)用上可以充分逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，同時也能夠?qū)W習(xí)和自適應(yīng)未知或不確定的系統(tǒng)，在魯棒性和容錯性上都有十分優(yōu)秀的表現(xiàn)，憑借著這些優(yōu)點，其在步進電機系統(tǒng)中有非常廣泛的應(yīng)用。
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