东方马达步进电动机加速控制算法研究及仿真

针对东方马达步进电动机在启动、停止时,会出现启动失步、堵转以及超程或冲击大等现象,提出了指数加减速算法和S形曲线加减速算法。首先建立了东方马达步进电动机的数学模型和传递函数。鉴于加速启动和减速停止过程是对称的,故笔者仅研究分析了对东方马达步进电动机启动阶段进行加速控制的过程。介绍了指数加减速算法和S形曲线加减速算法原理和设计方法,并应用Matlab实现了系统设计与仿真。

基于东方马达步进电动机的智能窗控制系统,通过对各种天气情况的检测,实现对住宅窗户的开闭进行控制。主要内容包括:数据检测与采集系统电路设计、数据的转换与分析处理系统电路设计、执行机构电路设计、系统软件设计等几部分。数据检测与采集系统由传感器网络构成,使用各种传感器对天气条件进行判断及对窗户位置进行判断。数据转换与分析处理系统由AD转换器及单片机组成,完成对数据的转换与分析。采用L297、L298组合电路作为东方马达步进电动机的驱动电路组成,控制东方马达步进电动机按要求工作。智能窗户系统的软件用C语言编写,实现了系统各项功能。用实例样机测试的结果来说明,即使与数字化交流伺服电动机系统相比较,开环运动的东方马达步进电动机系统也不见得一定是转速偏低和输出功率偏小,结构和设计改进的开环东方马达步进电动机系统也能达到与交流伺服电动机系统类似或相近的转速和输出功率带载稳定运行,并有足够的过载能力。样机采用的是增强型结构的磁系统,能显著提高电动机的比转矩系数,是提高电动机运行性能的基础和关键。样机首次采用直流电枢绕组电路的设计,它具有进一步扩展运行转速范围的特性。

Z后对指数加速控制和S形曲线加速控制的仿真结果进行对比分析,结果表明:与指数加减速算法相比,S形曲线加速控制方法速度过渡光滑,具有更好的动、静态性能,且易于调整和改进。

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