【摘要】：步進(jìn)電機(jī)作為一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的執(zhí)行器件,具有定位精度高、動態(tài)轉(zhuǎn)矩大、控制簡單等特點(diǎn),可直接采用數(shù)字信號進(jìn)行開環(huán)控制。為實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的平穩(wěn)快速運(yùn)行,提高電機(jī)加速能力以及減弱啟停過程中對電機(jī)的沖擊,并防止失步,合理的加速度曲線設(shè)計(jì)十分重要。本文通過建立基于MATLAB/SIMULINK的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型研究運(yùn)行曲線對步進(jìn)電機(jī)控制性能的影響,實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動速度和控制精度的優(yōu)化,該仿真模型也為預(yù)測其它步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的工作性能提供了一種途徑。本文對步進(jìn)電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)分析,結(jié)合步進(jìn)電機(jī)的基本特性,以及步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。通過對步進(jìn)電機(jī)加減速算法的研究,設(shè)計(jì)了一種實(shí)時(shí)控制的步進(jìn)電機(jī)S曲線加減速算法。本文通過對步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)的深入研究,建立了基于SIMULINK的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型,并對對梯形、指數(shù)型、S型曲線進(jìn)行仿真,在此基礎(chǔ)上對三種運(yùn)行曲線的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析,研究改進(jìn)型S曲線算法的高效性。本文基于汽車儀表步進(jìn)電機(jī)的數(shù)據(jù)采集原理,結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)濾波算法,限幅濾波法、移動平滑濾波法等,對實(shí)車數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,使所得數(shù)據(jù)能排除干擾項(xiàng),在誤差允許范圍內(nèi)提高數(shù)據(jù)的平滑性,對電機(jī)的低速抖動起到抑制作用。為驗(yàn)證改進(jìn)型S曲線算法的控制性能,本文基于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺,設(shè)計(jì)軟件控制程序。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致。結(jié)果表明采用改進(jìn)型S運(yùn)行曲線可明顯提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度,有效解決了汽車儀表指針旋轉(zhuǎn)中準(zhǔn)確度與平滑度相矛盾的問題。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文8圖 2.1 開環(huán)控制原理圖2.1.2 閉環(huán)控制原理及特性步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制主要指結(jié)合 PID 控制、模糊 PID 等控制學(xué)理論確定轉(zhuǎn)子位置實(shí)時(shí)跟蹤，明確其響應(yīng)狀態(tài)的一種控制方式。通常情況下，閉環(huán)控制需在電機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝傳感器，從而向驅(qū)動器進(jìn)行反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。角速度傳感器既可以檢測轉(zhuǎn)動位置，又可以通過反饋信息實(shí)時(shí)對角度進(jìn)行糾正檢測，避免失步。閉環(huán)控制方式主要有兩種方式：其一，電流閉環(huán)控制，電流相位與激磁磁通保持同步，，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，促使負(fù)載隨之轉(zhuǎn)動；其二，功率角閉環(huán)控制，電機(jī)電流大小維持不變，改變激磁磁通和電流相位角。閉環(huán)控制能有效地檢測轉(zhuǎn)子的位置或速度，使得驅(qū)動序列能根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置或速度實(shí)時(shí)變化。圖 2.2 步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制邏輯圖2.2 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理分析根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)可以分為永磁式電機(jī)和反應(yīng)式電機(jī)以及感應(yīng)子式電機(jī)。永磁式步進(jìn)電機(jī)，其外部為定子，中間為器芯。圓柱型轉(zhuǎn)子，其外表面分布 N、S 兩極，依靠電磁轉(zhuǎn)矩工作。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其定子上具有勵(lì)磁繞組，通過改變磁導(dǎo)來生成轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)子齒槽齒極的

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