步进电机驱动系统模糊pid仿真分析

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1、第12期机械设计与制造2014年12月MachineryDesign&Manufacture步进电机驱动系统模糊PID仿真分析徐亚茹，陆静平(广西大学机械工程学院，广西南宁530004)摘要：步进电机驱动螺母螺杆机构实现叉车离合器的自动离合，采用优化控制算法以达到离合器快速起动和精准定位的理想效果。针对该驱动系统存在非线性、参数不确定性的特点，建立整个系统的传递函数数学模型，采用模糊自整定PID算法，并用MATLAB进行仿真研究。结果表明：模糊自整定PID较常规PID具有更优的鲁棒性和自适应性，突破了需要编制大量程序的传统方法，用模糊推理的方法可在动态过程中改变PID的参数，该算

2、法为叉车实现自动离合提供了一定的理论依据。关键词：自动离合；步进电机；模糊自整定PID中图分类号：TH16；TP273文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)12—0023—03FuzzyPIDSimulationAnalysisofStepperMotorDriveSystemXUYa-ru，LUJing—ping(SchoolofMechanicalEngineering，GuangxiUniversity，GuangxiNanning530004，China)Abstract．Steppermotordrivesthenutscrewmechanismtoac

3、hieveforklautomaticclutch．Theoptimizedcontrolalgorithmisadoptedtoachievethedesiredeffectofthefast-starta,~fineaccuratelocd~ationfortheclutch．rrtothenon—linearity，parometeruncertaintyofthedrives~tem，thetrofferfunctionmathematicalmodelofthes~tem如establishedand知zyself-tuningPIDalgorithmisadopted

4、andsimulatedwithMATLAB．Theresultofsimulationshowsthatthe如zysetuningPIDhasbetterrobustnessandadaptabilitythanconventionalPID，whichbreaksthroughthetraditmnalmethod，andneedsalotofprogram，andthePIDparametersCanbechangedinthedynamicprocessbyusingjzyinference．Thealgorithmprovides$017~theoriesforthe

5、automaticclutchofthefork睨厅s．KeyWords：AutomaticClutch；StepperMotor；FuzzySelf-TuningPID1引言统存在非线性、时变、干扰等，传统PID控制用不变的PID参数无法有效地应对系统的不确定信息，不能达到较好的控制效果；模据中国工程机械工业协会工业车辆分会的数据，2011年中糊控制不需要对象的精确数学模型，对系统变化不敏感，鲁棒性国叉车销量突破23万台，其中内燃平衡重式叉车超过l8万辆，好，抗干扰性强，但其模糊性、稳态精度不好。将模糊控制与PID占78％。数据表明，内燃平衡重式叉车是国内叉车市场的主力。用控制

6、两种控制策略相结合应用于步进电机驱动系统，充分发挥各自动离合器代替机械干式离合器，可解决内燃平衡重式叉车机械自优势，可以提高步进电机驱动系统的控制性能。离合器能耗高、操作繁琐的问题，实现叉车离合器自动控制，达到车辆起步与换挡平J颐舒适，避免空油与熄火，减轻驾驶疲劳，降低2驱动系统数学模型汽车油耗，保护发动机的目的。执行机构相当于驾驶员的脚，代替原有的离合器踏板，是控通过在传统的离合器上并联一套由电机驱动的执行机构来制系统的下级执行者，其主要功能是实现电机的动力传输，将电实现叉车的自动离合。其中，执行机构包括电机、传动机构和分离机的正转与反转变为离合器的接合和分离，而步进电机驱动螺

7、母杆。传动机构采用螺母螺杆机构，电机选择步进电机。步进电机是螺杆执行机构能够实现叉车离合器的自动离合。如图1所示，执一种将电脉冲转换为机械角位移的机电执行元件，其角位移量和行机构的工作原理为：由电控单元ECU驱动步进电机通过联轴输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步【1J，在开环器带动螺杆旋转，螺母将旋转运动变为直线运动，推动分离杠杆工作方式下能够达到相当高的定位精度，且低速运行时又可输出前后移动。ECU相当于熟练司机的大脑，可将操作经验存储在控很大的转矩，因此在运动控