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三相混合式步进电机细分控制策略优化

作　者: 林鑫
导　师: 余世明
学　校: 浙江工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 三相混合式步进电机优化细分控制 PWM调制最优性能指标
分类号: TM383.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

步进电机是一种基于电磁感应原理，采用脉冲控制，在小功率及有一定控制精度要求的开环控制场合应用较多的执行装置。随着电力电子技术、微控制器技术以及步进电机控制理论的发展，在一些高精度、中功率控制领域，步进电机以闭环控制方式的应用逐渐增多起来，其控制效果也逐渐地得到优化。但由于步进电机的结构特点及工作原理，其在低频和高频控制脉冲情况下的一些固有缺点仍然较为明显，并且对于运行中负载变化的适应性也较差。本文针对步进电动机在运行中对负载变化的适应性问题，结合对三相混合式步进电机在三相单双拍控制、十细分以上和以下细分数的细分控制中所出现的低频振荡和噪音、高频失步、电机的稳定运行频率范围的分析，将最优性能指标、直接电流反馈和数学参考模型修正引入到细分控制方法里。本文所做工作及主要内容如下：1在三相混合式步进电机FHB3913-H的结构分析的基础上，结合交流电机所采用的硬件平台，采用三相单三拍、三相双三拍、三相六拍控制方式对电机进行控制，并对结果进行分析。2针对百格拉步进电机的实验结论——混合式步进电机的细分控制的细分数在十细分以下最好。结合PWM调制方法，分别对三相混合式步进电机FHB3913-H采用八细分控制、十细分控制、十二细分控制方式进行控制，并对结果进行分析。3结合三相混合式步进电机的结构特点推导三相混合式步进电机的数学模型，构建转矩、电流双闭环的系统架构，采用三相混合式步进电机转矩波动最小作为最优性能指标，结合电流反馈以及参考数学模型来对控制率进行推导，并使用MATLAB的SIMULINK进行动态仿真。4结合新的交流电机调试平台，尝试用软件实现3中所采用的控制方法。最后，对本文中所做的工作进行了总结，并对进一步的研究工作提出了展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 研究对象选择和驱动平台  10-12
  1.3 课题研究背景及其意义  12-13
  1.4 主要的研究内容和主要特色  13-15
    1.4.1 研究的主要内容  13-14
    1.4.2 研究的主要特色  14-15
第2章三相混合式步进电机及其常用控制介绍  15-33
  2.1 引言  15-16
  2.2 三相混合式步进电动机基本控制方式原理及实现  16-25
    2.2.1 三相单三拍控制  16-18
    2.2.2 三相双三拍控制  18-19
    2.2.3 三相六拍控制  19-22
    2.2.4 基本控制方式的软、硬件实现介绍  22-25
  2.3 三相混合式步进电机细分控制  25-33
    2.3.1 PWM 介绍  25-26
    2.3.2 细分控制介绍  26-29
    2.3.3 细分控制实现  29-33
第3章三相混合式步进电动机数学模型  33-42
  3.1 引言  33-35
  3.2 数学模型建立  35-38
  3.3 三相混合式步进电动机仿真数学模型建立  38-42
第4章基于 OPI 和 DCF 的优化细分控制原理及其实现  42-60
  4.1 引言  42-45
  4.2 控制率推导及控制系统的仿真和分析  45-51
    4.2.1 控制率推导  45-47
    4.2.2 控制系统仿真及分析  47-51
  4.3 优化控制方法实现  51-60
    4.3.1 引言  52
    4.3.2 控制系统构件及硬件介绍  52-56
    4.3.3 控制方法的软件实现  56-60
第5章总结与展望  60-62
  5.1 总结  60-61
  5.2 展望  61-62
参考文献  62-65
附录  65-67
致谢  67-68
攻读学位期间参加的科研项目和成果  68

三相混合式步进电机细分控制策略优化

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