煤 矿
机 械
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$./01".23
%4+. 5267
第
30
卷
第
23
期
5267
年
23
月
0
引
言
在传统的步进电机闭环控制中
，
控制器常采用
的算法为
8
9:
或
模糊控制方法
。
由步进电机组成的
闭环控制系统存在着非线性
、
时变
、
干扰等特性
，
随
着环境的变化对象的参数甚至结构都会发生变化
。
单独采用
8
9:
或
模糊控制算法
，
很难获得理想的控
制效果
。
因此
，
结合
5
种
算法的优点
，
组成模糊
8
9:
控
制算法
。
空间电压矢量脉宽调制方法以电动机定
子的理想磁链圆为基准
，
由逆变器不同的开关模式
所产生的实际磁链矢量去逼近基准磁链圆
，
并由它
们比较的结果决定逆变器的开关状态
，
形成
8
;%
波
形
。
与传统电压正弦
8
;%
相
比
，
具有电机转矩脉
动降低
、
电流波形畸变减小和直流电压利用率提高
的优点
。
因此
，
本文结合模糊
8
9:
算
法
、
<-
8;%
控
制
方法和矢量转换技术
，
建立一种响应速度快
、
控制
精度高的步进电机闭环控制系统
，
并结合
%=
>?=@
强
大的仿真功能
，
对建立的控制系统进行验证
。
1
模
糊
8
9:
模
块的建立
模糊
8
9:
模
块采用的是模糊参数自适应
8
9:
控
制
。
该控制方法是以模糊规则实时调节
8
9:
参
数
的一种自适应控制策略方法
，
模糊规则给出的是在
不同实时状态下对
8
9:
参
数的推理结果
。
在模糊控
制器中
，
将偏差与偏差变化率作为其输入量
，
然后
再对其进行模糊化处理
，
并按照电机特点设定的模
糊控制规则进行模糊决策处理
，
最后再经解模糊处
理和比例变换
，
得到
8
9:
控
制器的相关参量
，
从而
获得 模 糊
8
9:
控
制 器 的 输 出 参 量
。
在
%
=>?=@A
<&BC$&’D
中
，
模
糊
8
9:
仿真
模型如图
6
所
示
。
图
1
模
糊
8
9:
仿
真模型
2 <-
8;%
模
块的建立
在
<-
8;%
控
制模块中
，
当获得电机控制系统
的两相电压空间矢量给定值后
，
就可以知道其给定
电压空间矢量所在的扇区
，
并依据式
（
6
）
求
出在一
个载波周期里
4
个
基本空间矢量的导通时间
，
从而
实现
8
;%
波
的发生
。
其中
，
两相步进电机基本电压
空间矢量的作用时间为
!
6
2
E
"
F
5
5
!
#
5
!
$
F
&’ θG)"F
θ
GH$
I
"
#
H
)"F θ
!
5
2
E
%
F
5
5
!
$
5
!
$
F
&’ θG)"F
θ
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$
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F
&’ θ
!
6
6
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F
5
5
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!
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θ
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%
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!
5
6
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(
(
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(
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(
(
(
(
(
(
’
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
)
θ
（
1
）
在
%=
>?=@
中
建模
，
扇区选择如图
5
所
示
K
通
断
时间计算仿真模块如图
3
所
示
，
不同扇区的通断
时间选择如表
L
所
示
，
脉冲波产生模块如图
7
所
示
，
<
-8;M
仿
真模块如图
0
所
示
。
基于
M
4N$4O
的步进电机闭环建模与仿真
陈
翔
，
崔志琴
，
徐兆华
（
中北大学 机电工程学院
，
太原
P3PP0L
）
摘
要
：
通过综合运用模糊
8
9:
控
制算法
、
空间电压矢量脉宽调制方法
（
<-
8;M
）
与
矢量转换
技术
，
搭建了一种包括速度闭环与电流矢量闭环的二相混合步进电机双闭环的控制系统
，
并借助
于
M
=>?=@Q<&BC$&’D
强
大的建模仿真功能
，
对步进电机双闭环控制系统进行了仿真分析
。
相关仿
真结果表明
，
该控制系统具有较好的控制性能与动态响应能力
。
关键词
：
模糊
8
R:
；
<
-8;M
；
步
进电机
；
闭环仿真
中图分类号
：
>
85S3
文
献标志码
：
A
文
章编号
：
1003
－ 0797
（
2017
）
P3 －
0030 － P5
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30
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