浅谈机电控制中的高精度步进角度控制器的设计与实现

孙瑾

（克拉玛依职业技术学院，新疆 克拉玛依 834000）

在传统的机电控制优化中也提出了相应的方式来控制精度，降低相应的误差问题，例如，考虑铁损的异步电动机模糊自适应和基于Terminal滑模面下标准能力梯度修正这两种，但前者的鲁棒性不好，后者容易受到较大的干扰作用，抗干扰性能不强，导致无法良好地建立高精度步进角度控制器。因此，在优化机电系统控制问题的时候引进自适应反馈误差方式来实现误差补偿，改善机电机械运行效果。

1 高精度步进角度控制器系统设计

针对高精度步进角度控制器做好优化设计就必须清楚传统步进角度控制器的系统组成，从其组成部分来一一分解，明确每个运行系统操作流程，清楚影响机电控制精度的因素。然后，从基于机电控制系统的电机驱动、主电机、传动机构等系统出发，做好脉冲频率、个数和信息的记录，并把这些信息反馈到对应的方向号码盘上，传到控制器中，并传到传动机构进行带动。在这个过程中，步进电机是中心驱动元件，通过相应的脉冲输入来确定位置，而脉冲的频率控制着转速，让整个控制器能够有规律地运行。但传统的控制器一旦出现相应的操作失误就会造成较大的误差出现，直接影响最终的操作结果。对此，结合当下的机械自动化技术进行控制器的结构设计，在驱动器输入中设定好相应的计算机程序系统，针对脉冲个数、频率与信息也结合智能化技术进行设计，让每个环节都能够自适应。当出现控制失误的时候，自适应系统能够做出相应的判断，并将信息反馈到终端系统中，通过计算机做好相应的误差补偿技术来修正系统转速，提升步进角度控制器的控制精度。如此一来，在进行高精度步进角度控制器系统设计时，要结合好当下先进的技术，结合计算机、智能化系统来实现步进角度控制器的自适应，有效地提升整个机电控制的精度。

2 高精度步进角度控制系统参量分析

2.1 构建常规的Smith结构模型来描述被控对象

被控对象的精准度直接关乎整个机电控制过程的精准度，对此，要做好机电控制系统的约束参量进行分析，设置好相应的初始值进行相应结构模型建立，并做好纵平面的对称。然后，针对控制器执行器进行角度动压、能量和阻尼力矩的控制，测试出能够满足角速度的参量值，并记录好相应的参数量。最后，将步进纵向平面坐标的惯性坐标作为假设值来进行Smith结构模型建立，并制定出相应的被控制对象Smith结构图。同时，设定好相应的闭环特征函数，做好整个机电控制系统的运行跟踪，在跟踪过程中注意各个数值的变化，尤其要注意执行单元中稳态误差，促使其形成一个可以满足滞耦合的多模控制模型。通过反复的超调建立好步进角度控制器的被控系统。另外，针对控制器进行外部扰动因素引进到执行单元中，做好相应的误差信息追踪，针对每个步进状态出现的角度矫正控制做好相应的系数输入输出来记载反馈到相应的控制系统中，通过反复的控制操作构建出Smith闭环控制系统，建立被控对象的数学模型，并针对该数学模型做好控制器的优化，提升被控对象的操作精度。

2.2 构建控制约束参量模型

当做好被控对象的模型建设后，还要针对器步进角度、纵倾角、稳态误差和动态特性进行建模，确定好其参数。因此，在电动执行单元平衡的状态下输入相应的执行单元参量模型，设置好个参数、各信号的输入，得出电动执行单元的步进角度矫正参数。然后，将矫正参数和动量矩和阻力矩来做好纵向倾角偏移的修正。最后，通过不断地调整控制器的变量，误差方式来反馈角速度的误差，并确定其电动执行的角度，确保整个控制约束参量模型时动态的，让其在不断的变化调整中反馈信息，制定出最终的约束参量，提高整个控制系统的控制性能，能够灵活地面对操作误差进行调整。

3 高精度步进角度控制系统的实现

3.1 确定步进驱动器的细分数值

步进驱动器的细分书越高控制分辨率就会越高。要想精度越高的用户在这个时候就要将脉冲当量设置得尽可能小一些，然后根据脉冲的信号反馈进行相应运行参数的记录收集与分析，并将其反馈到步进角度控制系统中，做好相应的位置调整，根据误差的反馈做好相应误差的自动补偿。一般来说，从步进驱动器的细分数值进行控制就能够更有效地实现高精度的步进角度控制器调整，让整个机电操作系统能够更加精细化，降低误差出现的频率。

3.2 自适应做好闭环控制率

在机电控制过程中，做好步进控制对象分析和控制约束参量模型建立后即可进行自适应闭环控制率分析控制。技术人员通过传统Smith控制器划分控制对象，做好稳态和非稳态两个环节的区分。然后，根据机电控制系统的运行状况进行角速率陀螺仪的稳态追踪，监测过程中的角速度情况，并做好步进角度的闭环控制律值设定。在整个过程中可以设定好多个数值获取点，采用先进技术建立好运行数据库，才能够更好地整理总结出误差值。最后，通过运行状态数值的计算整理，利用自适应反馈调节进行约束参量的自适应加权，进而可以延伸计算出相应的步进角度、纵倾角的加权修正函数。技术人员再利用函数来调整出最优的跟踪角度，设定好相应跟踪运行参数来保障系统的稳定性。同时，还要针对局部进行相应的调整，明确好局部与整体的补偿误差，再根据参数进行相应的反馈调整。通过一步步地运行函数罗列，做好相关数值的收集和整理，通过计算机系统计算出最优闭环控制律，将其数值反馈到相应的控制器执行系统中做好步进角度的调整，让整个机电控制系统的误差降低，提升机械的整体运行精度。

3.3 确定步进角度的误差补偿

通过上述的参考模型约束下将控制目标函数的转换进行一两次的转换，并设定好1次、2次的转换角度，确定传递系数后根据性能指标进行相应的步进角度参数自定反馈调节，明确稳态与动态之间的泛函关系。

同时要注重步进稳态跟踪的角度调整，把稳态误差降低，并输出好相应的误差收敛函数。机电控制优化过程中还可以做好持续的干扰，通过不断的抑制和误差修正得出最优的角度，实现良好的控制方式。优化人员再根据模型的建立做好相应优化方案的设立，针对机电控制中的每个环节做好误差补偿的设定，引进先进的技术实现步进误差补偿的自适应，实现整个机械运行过程的自动化、智能化，通过科学合理的方式降低操作误差。

3.4 强化仿真实验分析，明确高精度的实现

一切的函数设立、参数考察以及模型建立都要走向仿真的实验，制定好仿真实验才能够更加明确地进行步进采用分析，并结合实际的机电控制系统运行情况来优化整个机电控制系统。技术人员可以利用Matlab7.0的环境建立实验分析，通过设定好采样周期、振荡周期、稳态指标、动态指标、内环增益等系数，通过变动相应的参量来模仿整个机电系统运行状况，并从中确定相应的传递函数，做好相应的步进角度控制相位图和误差收敛性分析，进而做好步进角度控制。通过不断的步数迭代让确定平均能力稳定性，让整个误差收敛趋向零。如此一来，整个机电系统的步进角度控制就达到了高精度使用。技术人员可以根据仿真实现的参量进行机电控制系统的优化设计，实现高精度控制，提升整个机械的运行效率。

4 结语

总之，通过对高精度步进角度控制器系统的设计与优化，有效地提升了机电控制中的精度，提高机械作业的质量。首先，分析好高精度步进角度控制系统的组成部分，清楚每个环境的控制流程。然后，针对各项参量进行优化构建出相应的模型，建立好控制约束参量以及传递函数，在模型运行的过程中做好相应的优化改良，调解好对应的反馈环节。最后，做好自适应反馈加权来进行闭环控制，实现相应的自适应调整误差，补偿误差，同时减少力矩的干扰性，实现整个控制器的优化，提升机电控制过程的精度。