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1、、言步进电机本质上是数字离散电机，直接接受数字量，将 电脉冲信号转变成位移信号，即给一个脉冲信号，步进电机 就转动一个角度。步进电机内部各控制变量高度非线性且相 互耦合，而传统PID控制是以精确数学模型为基础的，无法 有效应对系统的不确定信息，用不变的PID参数不可能达到 较好的控制结果。模糊控制不需要对象的精确数学模型，对 系统变化不敏感，鲁棒性好，抗干扰性强。但是由于它的模 糊性，稳态精度不好。对于这种情况，可以把模糊控制和PID 控 制 结 合 起 来。2 混合式步进电机数学模型本文采用两相步进电机，在忽略互感、漏磁、磁滞、涡 流、饱和等影响的情况下，我们采用可以对于一相用一等值 有效
2、RL 电路绕组进行分析。选用4拍步进方式，设以A相为基准，则B相滞后A 相 90 电角度，则有以下电流方程： 根据力学定律可以写出电动机的机械运动方程： 其中电机转矩，为负载转矩，为转动惯量，为粘滞 摩擦系数，为转子角速度，假设负载转矩为零，则有以下 微分方程：则式（1 ）、（2）式、（3）、（4）组成了两相步进电机的数学模型，从中可以看到步进电机是一个高度非线性被控 对象，这就要求控制方法非常复杂，而模糊控制正好适用这3 步进电机模糊 PID 设计 在工业控制中，PID控制是应用最广泛的模拟控制方法, 用计算机对其采样进行离散化，可以实现数字PID公式本文采用二维模糊控制系统，模糊推理输入模
3、糊语言变 量为偏差E和偏差变化率EC模糊域为-3? 3,输出为PID 的三个变化增量、，将输入模糊语言变量EEC和输出 模糊语言变量?？的语言值选为都选为7个，即负大(NB), 负中(NM),负小(NS)，零(Z),正小(PS),正中(PM),正 大(PB)。设控量偏差和偏差变化率以及、的基本论域-05? 0.5则可以确定量化因子和模糊因子模糊推理和解模糊也很重要，解模糊是根据模糊推理的 结果，绘出控制量的过程，常用的方法有最大隶属度法 中 位数法加权平均法，最大隶属度具有梯形中断性不利于系统 的稳定，而加权平均法有益于系统稳定,所以本文采用加权推 理 .模糊控制器具有良好的动态特性，但是静态
4、特性不能获 得满意，而PID控制具有较高的稳态静态精度，。把PID控制引入模糊控制器中，大范围误差范围内采用模糊控制，在小 范围误差换成PID控制，两者的转换由预先设置的程序控制 根据误差范围 自动实现。4 仿 真 结 果 分 析在给定位置输入同样为1Orad的情况下，图4最终也 达到了要求，但是中间出了较大的抖动，而采用了模糊PID 控制后，从图5可以看出系统响应更加迅速，并且超调量很 小，过程的稳定性也大大的提高。说明采用模糊PID控制达 到了控制系统的基本要求，比起单纯的PID控制确实具有优越性。5结束语通过步进电机建模得到，步进电机是复杂的高度非线性 系统，而本文的模糊PID控制系统，比普通的PID控制有 了很大的提高，但是由于步进电机最大启动转速 的存在， 造成易于失步和震荡，为了尽可能保持稳定性和的启动和停 止时间，可以采用模糊自整定技术，通过改变KP的值，可 以将步进电机直接启动速度和停转速度设置为一个小于 的 值，这样系统的响应速度可以进一步提高。（此文转自一览 电机英才网）
详解步进电机位移的模糊PID控制设计方案
