步进电机驱动系统动力学建模技术研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要步进电机驱动系统在机电设备中的应用非常广泛，由于负载对步进电机驱动系统的启、停影响很大，使得绝大多数步进电机系统未能工作在最佳状态。因此，研究其负载运动的动力学特性，对最大限度的发挥步进电机的效率具有重要意义。本文以数控标牌打印机上的x轴步进电机驱动系统为研究对象，通过对系统的分析和简化，建立动力学模型。并且用同步带受力代替步进电机的输出作为驱动系统的输入，以负载加速度作为系统的输出，依据最小二乘参数估计算法要求建立了系统的数学模型。设计了一套完整的测试系统输入和输出信号的实验装置，利用先进的ADlink信号采集卡、动态应变仪和电荷放

2、大仪等仪器，采集系统的输入和输出信号，并将测试到的信号转化为mat数字格式。以MATLAB作为工具，拟合同步带的弹性系数，使同步带的应变直接以受力的形式表现出来，使输入和输出信号的单位达到统一。设计Butterworth滤波器，对采集的信号进行初步处理，过滤掉高频噪声。编制最小二乘算法应用程序，对采集到的数字信号分段进行辨识，得到系统的相应的动力学方程。并得到了系统的粘滞阻尼和弹性系数的变化规律，并以图表的形式表示出来。研究结果对步进电机驱动系统的优化控制具有很好的应用价值。该论文的完成，不仅对类似的步进电机驱动系统提供了很好的模板，该方法也同样适用于其他方

3、式驱动系统。关键字步进电机：系统辨识；动力学：建模；滤波第1页山东大学硕士学位论文AbstractThestepping—motordrivingsystemiswidelyusedinmechatronicsequipment．Mostofthestepping～motorsystemsarenotworkingonthehighpointbecauseoftheloadinfluencewhenthesystemsstartorstop．Sothedynamicalcharacteristicresearchoftheloadmovingsystemis

4、veryimportanttomakethebestofthestepping—motor．TheobjectofthispaperistheXaxisstepping～motordrivingsystemofdigitalscutcheonprinter．Theauthorhasconstructedthedynamicalmodelbyanalyzingdynamicsofthesystemthroughsystemanalysisandpredigestion．Inthedrivingsystem，theinputistheoutputoftheste

5、ppingmotorreplacedbytheforceloadedonthein—phasestrap，theoutputistheladenacceleration．Thenauthorconstructedmathematicalmodelofthesystemandestimatedparametersthroughtheleast—squaresfittingtechniquetoprocessbycomputer．Theauthorhasdesignedawholeexperimenttomeasuretheinputandtheoutputda

6、ta，usingtheadvancedanaloginputcard，dynamicalstraingauge，andelectricitymagnifyinstrument．AIIofthedatahasbeentranslatedintomatformatintheend．Inthisstudy，authorfittedtheelasticparametersofthein-phasestrapwithMATLAB，thusthestrainofthein—phasestrapisrepresentedbypull，andmaketheinputando

7、utputdataunified．MoreoverauthorhasdesignedButterworthfiiterwhichpre—processedthecollectedsignaltogetoriginalsignal．Thentheleast～squaresfittingtechniqueapplicationprogramhasbeenmadetogetthedynamicalparametersofthesystemandthedynamicalequationofthesysteminsubsection，andtheresultsares

8、ubscribedinchartandlist．Th