[发明专利]步进电机驱动器的控制方法

权利要求书

1.一种步进电机驱动器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据步进电机的位置信号，建立位置PID控制器的输出转矩信号模型；

所述输出转矩信号模型：

    （1）

其中，表示输出转矩信号，表示第一比例系数，表示第一积分系数，表示第一微分系数，表示步进电机第j相转矩增加结束时转子所对应的位置角，表示步进电机在t时刻第j相的关断角，为步进电机接收的期望位置角度信号，为步进电机的实时位置角度信号；

S2、采用天牛须-量子混沌猫群融合算法对所述输出转矩信号模型进行优化，确定最优的第一控制参数；

步骤S2的优化过程包括：

S21、初始化天牛须-量子混沌猫群融合算法的相关参数；

所述相关参数包括：猫种群数量、猫种群维度D、最大迭代次数、最大跟踪次数，随机生成的第猫的空间位置以及随机生成的天牛须的方向；

S22、建立第一适应度函数；

S23、更新天牛须-量子混沌猫群融合算法的寻优速度；

S24、更新天牛须-量子混沌猫群融合算法的全局最优位置；

S25、对所述全局最优位置进行修正；

S26、根据所述第一适应度函数，判断修正后的全局最优位置是否满足要求，若是，则执行步骤S27；若否，则返回步骤S23；

S27、将满足要求的全局最优位置在三个维度上的分解量分别赋值给第一比例系数、第一积分系数和第一微分系数，得到最优的第一控制参数；

S3、根据优化后的输出转矩信号模型，建立速度PID控制器的输出电流信号模型；

S4、采用天牛须-量子混沌猫群融合算法对所述输出电流信号模型进行优化，确定最优的第二控制参数；

S5、根据步进电机的实时电流信号和优化后的输出电流信号模型，建立电流PIR控制器的输出电压信号模型；具体包括：

获取步进电机的实时电流信号；

通过PIR控制器得到电流在复数域的传递函数：

   （3）

其中，表示第三比例系数，表示第三积分系数，表示谐振系数，表示谐振点角频率，表示谐振品质因数，表示转子齿数，表示转子稳定角，表示绕组电阻总和，表示自感，表示互感，表示转动惯量，表示粘性系数；

电流PIR控制器接收实时电流信号和速度PID控制器的最优输出电流信号，得到输出电压信号模型：

         （4）

其中，为在时域的电流输出值；

S6、采用天牛须-正余混沌蝗虫融合算法对所述输出电压信号模型进行优化，确定最优的第三控制参数；

步骤S6中的优化过程包括：

S61、初始化天牛须-正余混沌蝗虫融合算法的相关参数；

所述相关参数包括：蝗虫位置、自适应参数c、缓冲混沌值、初代蝗虫最优位置、随机生成的天牛须的方向；

S62、建立第三适应度函数Q；

S63、更新天牛须-正余混沌蝗虫融合算法的寻优速度；

S64、更新天牛须-正余混沌蝗虫融合算法的全局最优位置；

S65、对所述全局最优位置进行修正；

S66、根据第三适应度函数Q，判断修正后的全局最优是否满足要求，若是，则执行步骤S67；若否，则返回步骤S63；

S67、将满足要求的全局最优位置在三个维度上的分解量分别赋值给第三比例系数、第三积分系数和谐振系数，得到最优的第三控制参数；

S7、根据优化后的输出电压信号模型生成PWM控制信号，驱动器根据所述PWM控制信号驱动步进电机转动。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，建立速度PID控制器的输出电流信号模型，具体包括：

设置期望位置角速度信号；

获取步进电机的实时位置角速度信号，其中，；

所述速度PID控制器同时接收位置PID控制器的最优输出转矩信号、期望位置角速度信号和实时位置角速度信号，得到输出电流信号模型：

    （2）

其中，表示步进电机的转速分配函数，表示步进电机相数，表示步进电机的转子级数，表示第二比例系数，表示第二积分系数，表示第二微分系数。