步進電機的發(fā)展情況

由于步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數(shù)據(jù)控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產(chǎn)生控制脈沖,驅動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力。因此，用單片機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨。

步進電機加減速過程控制技術

正因為步進電機的廣泛應用,對步進電機的控制的研究也越來越多，在啟動或加速時如果步進脈沖變化太快，轉子由于慣性而跟隨不上電信號的變化，產(chǎn)生堵轉或失步在停止或減速時由于同樣原因則可能產(chǎn)生超步。為防止堵轉、失步和超步，提高工作頻率,要對步進電機進行升降速控制。

步進電機的轉速取決于脈沖頻率、轉子齒數(shù)和拍數(shù)。其角速度與脈沖頻率成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而在轉子齒數(shù)和運行拍數(shù)一定的情況下，只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度。由于步進電機是借助它的同步力矩而啟動的，為了不發(fā)生失步,啟動頻率是不高的。特別是隨著功率的增加,轉子直徑增大，慣量增大，啟動頻率和很高運行頻率可能相差十倍之多。

步進電機的起動頻率特性使步進電機啟動時不能直接達到運行頻率，而要有一個啟動過程，即從一個低的轉速逐漸升速到運行轉速。停止時運行頻率不能立即降為零，而要有一個高速逐漸降速到零的過程。

步進電機的自適應控制

自適應控制是在 20 世紀 50 年代發(fā)展起來的自動控制領域的一個分支 。它是隨著控制對象的復雜化 ,當動態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預測的變化時 ，為得到高的性能的控制器而產(chǎn)生的 。其主要優(yōu)點是容易實現(xiàn)和自適應速度快 ,能有效地克服電機模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響 ,是輸出信號跟蹤參考信號 。文獻研究者根據(jù)步進電機的線性或近似線性模型推導出了全局穩(wěn)定的自適應控制算法 , 這些控制算法都嚴重依賴于電機模型參數(shù) 。文獻將閉環(huán)反饋控制與自適應控制結合來檢測轉子的位置和速度 , 通過反饋和自適應處理 ,按照優(yōu)化的升降運行曲線 , 自動地發(fā)出驅動的脈沖串 ，提高了電機的拖動力矩特性 ，同時使電機獲得更準確的位置控制和較高較平穩(wěn)的轉速 。 

目前 ，很多學者將自適應控制與其他控制方法相結合 ，以解決單純自適應控制的不足。文獻設計的魯棒自適應低速伺服控制器 ，確保了轉動脈矩的很大化補償及伺服系統(tǒng)低速高精度的跟蹤控制性能 。文獻實現(xiàn)的自適應模糊 PID 控制器可以根據(jù)輸入誤差和誤差變化率的變化 ，通過模糊推理在線調整 PID參數(shù) ，實現(xiàn)對步進電機的自適應控制 ,，從而有效地提高系統(tǒng)的響應時間 、計算精度和抗干擾性 。