[发明专利]步进电机驱动器的控制方法

说明书

本发明公开了一种步进电机驱动器的控制方法，包括以下步骤：建立位置PID控制器的输出转矩信号模型；采用天牛须‑量子混沌猫群融合算法对输出转矩信号模型进行优化；建立速度PID控制器的输出电流信号模型，采用天牛须‑量子混沌猫群融合算法对输出电流信号模型进行优化；建立电流PIR控制器的输出电压信号模型，采用天牛须‑正余混沌蝗虫融合算法对输出电压信号模型进行优化，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PWM控制信号驱动步进电机转动。本发明能够实现对步进电机的高效控制，还能够抑制电流谐波，通过电流调节转矩,大大降低步进电机转动噪音和转矩脉动，能够显著提高点胶系统中电机位置和速度的输出精度。

技术领域

本发明涉及步进电机技术领域，尤其涉及一种步进电机驱动器的控制方法。

背景技术

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。

步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到定位的目的。同时，可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。

步进电机因其结构简单、成本低、可靠性高等特点，被广泛应用于刻字机、写真机、喷涂设备、医疗仪器及设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域。

例如，点胶机器人是一种对产品特定位置点涂胶液进行粘合封装的机器，在电子封装、零件固定和玻璃密封装等场合有着非常广泛的应用。步进电机在点胶机器人中大多用于对点胶头的定位，通过多轴移动，使点胶头到达指定位置。由于点胶工艺是一种精细化的工艺，对点胶精度和点胶效率具有一定要求。这就要求步进电机对位置、速度的输出控制具有更高的精度。

然而，现有的对步进电机的驱动控制方法大多采用模糊PI调控，这种方式对于非线性、复杂对象的场景的控制效果较差，导致点胶系统的稳定性差，难以得到满意的控制结果。另外，步进电机在运行时还存在转矩脉动大、电流谐波、噪声大等问题，这些问题的存在在一定程度上会影响步进电机的定位精度，然而，这些问题经常被本领域的技术人员忽略。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有方法对步进电机的控制存在精度不高的技术问题。本发明提供一种步进电机驱动器的控制方法，通过对步进电机的位置检测和速度输出采用复合PID控制的方式，对步进电机的电流环采用PIR控制的方式，不仅可以快速响应电流，提高步进电机的定位精度和响应速度，还可以使步进电机驱动系统具有较强的自适应能力，提高系统运行的稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种步进电机驱动器的控制方法，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；

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；

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；

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；

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。