本文關鍵詞：步進電機位置伺服系統(tǒng)的多模態(tài)控制策略研究

  更多相關文章： 兩相混合式步進電機 GA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡 系統(tǒng)辨識 模糊PID控制 模糊控制 多模態(tài)控制

【摘要】：步進電機開環(huán)控制的優(yōu)勢顯而易見,不僅成本低廉,不需要昂貴的傳感器或光電編碼器這樣的反饋設備,而且控制系統(tǒng)搭建簡單易操作,使其能在一定范圍內(nèi)滿足精度要求。但是由于目前各個行業(yè)對加工精度要求的提高,步進電機的開環(huán)控制已經(jīng)在很大范圍內(nèi)的應用受到了限制,步進電機的低頻振蕩以及高頻失步的問題是迫切需要解決的問題。目前針對應用最廣的兩相混合式步進電機,如何建立精確的數(shù)學模型并結合主流的智能控制算法實現(xiàn)精準穩(wěn)定的位置控制已成為行業(yè)內(nèi)的發(fā)展方向。論文深入研究了兩相混合式步進電機的結構、原理及運行特性,通過dq坐標變換和兩相電壓SVPWM技術實現(xiàn)了兩相混合式步進電機的電流控制方案并以此為基礎通過對電機進行速度閉環(huán)和位置閉環(huán)控制實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)總體方案。論文以DSP28335為主控芯片完成了系統(tǒng)硬件設計,搭建了全閉環(huán)的位置伺服系統(tǒng)。針對兩相混合式步進電機運行過程中非線性等不確定因素,采用了GA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡對系統(tǒng)進行辨識,得到了兩相混合式步進電機運行系統(tǒng)的數(shù)學模型,為控制策略的研究打下基礎。論文提出了基于模糊控制和模糊PID控制的多模態(tài)位置環(huán)控制策略,它可以使位置控制器在不同的系統(tǒng)模態(tài)下選擇較為合適控制策略,最終實現(xiàn)快速、精確、穩(wěn)定的位置控制。分別設計了位置環(huán)的模糊控制器和模糊PID控制器,運用多模態(tài)控制理論,實現(xiàn)了基于模糊控制和模糊PID控制的多模態(tài)位置控制器,然后分別對上述控制器進行Simulink建模仿真。從仿真的結果來看,多模態(tài)控制器較好地綜合了模糊控制和模糊PID控制的優(yōu)勢,系統(tǒng)響應速度快,低速震蕩小,精度高,抗干擾能力強且有良好的跟蹤能力。
【關鍵詞】：兩相混合式步進電機 GA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡 系統(tǒng)辨識 模糊PID控制 模糊控制 多模態(tài)控制
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM383.6;TM921.541
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 選題背景及研究意義8
• 1.2 步進電機位置伺服系統(tǒng)8-10
• 1.3 步進電機控制策略研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容12-14
• 2 兩相混合式步進電機的原理、特性及系統(tǒng)總體方案14-33
• 2.1 混合式步進電機的結構14-15
• 2.2 兩相混合式步進電機的工作原理15-21
• 2.2.1 兩相混合式步進電機的工作狀態(tài)15-17
• 2.2.2 兩相混合式步進電機的驅動方式17-21
• 2.3 兩相混合式步進電機的運行特性分析21-23
• 2.3.1 靜態(tài)轉矩特性21-22
• 2.3.2 動態(tài)轉矩特性22-23
• 2.3.3 暫態(tài)轉矩特性23
• 2.4 兩相混合式步進電機的數(shù)學模型23-25
• 2.5 兩相混合式步進電機系統(tǒng)總體方案25-32
• 2.5.1 常用坐標系及其變換原理25-26
• 2.5.2 兩相混合式步進電機電流控制原理26-27
• 2.5.3 兩相電壓SVPWM技術27-30
• 2.5.4 兩相混合式步進電機系統(tǒng)總體方案的實現(xiàn)30-32
• 2.6 本章小結32-33
• 3 兩相混合式步進電機伺服系統(tǒng)硬件設計33-41
• 3.1 步進電機伺服系統(tǒng)性能指標33
• 3.2 硬件設計33-40
• 3.2.1 DSP最小系統(tǒng)33-34
• 3.2.2 電源電路34-36
• 3.2.3 MAX232通信電路36
• 3.2.4 功率驅動電路36-38
• 3.2.5 電流采樣/調理電路38
• 3.2.6 過壓/過流保護電路38-39
• 3.2.7 其他硬件模塊介紹39-40
• 3.3 本章小結40-41
• 4 基于GA-RBF的兩相混合式步進電機系統(tǒng)辨識41-60
• 4.1 系統(tǒng)辨識概述41-42
• 4.1.1 系統(tǒng)辨識的特點41
• 4.1.2 系統(tǒng)辨識的步驟41-42
• 4.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡42-47
• 4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡基礎42-45
• 4.2.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡基本知識45-46
• 4.2.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的學習算法46-47
• 4.3 遺傳算法47-49
• 4.3.1 遺傳算法的基本思想47-48
• 4.3.2 遺傳算法的優(yōu)點48
• 4.3.3 遺傳算法的實現(xiàn)流程48-49
• 4.4 GA-RBF系統(tǒng)辨識49-59
• 4.4.1 GA-RBF系統(tǒng)辨識方案49-54
• 4.4.2 辨識數(shù)據(jù)的獲取與預處理54-57
• 4.4.3 GA-RBF系統(tǒng)辨識實驗與結果57-59
• 4.5 本章小結59-60
• 5 兩相混合式步進電機的多模態(tài)控制策略60-81
• 5.1 模糊控制系統(tǒng)設計60-66
• 5.1.1 模糊控制理論的基本思想60-64
• 5.1.2 模糊控制器設計64-66
• 5.2 模糊PID控制系統(tǒng)設計66-73
• 5.2.1 模糊PID控制理論的基本思想66-69
• 5.2.2 模糊PID控制器設計69-73
• 5.3 多模態(tài)控制系統(tǒng)設計73-76
• 5.3.1 多模態(tài)控制方式的原理73-74
• 5.3.2 多模態(tài)切換方式及控制器設計74-76
• 5.4 仿真結果與分析76-80
• 5.4.1 階躍信號的仿真結果與分析76-78
• 5.4.2 正弦信號的仿真結果與分析78-80
• 5.5 本章小結80-81
• 6 論文總結與展望81-82
• 6.1 論文主要工作和成果81
• 6.2 論文創(chuàng)新點81
• 6.3 后續(xù)工作展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-86
• 附錄86

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