1.一种步进电机式电-机械转换器的双自抗扰控制方法,包括以下步骤:
(1)将步进电机式电-机械转换器的角位移输入信号θi(t)以及传感器采集到的转子实际角位移信号θ(t)输入到位置闭环自抗扰控制器中,运算后输出的us(t)为角位移控制信号,其表达式为:其中,fal(ε,α,δ)为非线性组合函数。
式中,αs0,αs1,αs2为位置自抗扰控制器非线性因子;δs0,δs1,δs2为位置自抗扰控制器滤波参数;θ11为参考输入θi(t)安排的过渡过程;θ21为电机转子实际角位移信号θ(t)的跟踪项;θ22为步进电机系统位置闭环内外扰动总和的估计项;rs为位置跟踪速度因子;βs1为位置扩张状态观测器中θ(t)估计值的输出误差校正增益;βs2为扩张状态观测器系统扰动估计值的输出误差校正增益;βs3为非线性状态反馈控制律输出误差校正增益;us为角位移控制信号,位置自抗扰控制器的输出量;bs为位置补偿因子;
(2)将位置闭环自抗扰控制器的输出角位移控制信号us(t)前馈补偿,得到理论磁场角位移信号θm(t);为防止步进电机失步并获得最大电磁力矩,对理论磁场角位移信号θm(t)加以限制以保证失调角在半个齿距角范围内;
(3)根据限制后的磁场角位移进行电流分解,得到各相步进电机相应绕组的理论控制电流ia(t)、ib(t);采集各相绕组实际电流iaf(t)、ibf(t),将所述理论控制电流和实际电流输入到电流闭环自抗扰控制器中,运算后输出各相绕组的PWM占空比信号ua(t)、ub(t),其表达式为:式中,αi0,αi1,αi2为电流自抗扰控制器非线性因子;δi0,δi1,δi2为电流自抗扰控制器滤波参数;i11为参考输入ii(t)安排的过渡过程;i21为电机绕组实际电流iif(t)的跟踪项;i22为步进电机系统电流闭环内外扰动总和的估计项;ri为电流跟踪速度因子;βi1为电流扩张状态观测器中θ(t)估计值的输出误差校正增益;βi2为电流扩张状态观测器系统扰动估计值的输出误差校正增益;βi3为非线性状态反馈控制律输出误差校正增益;ui为PWM占空比信号,电流自抗扰控制器的输出控制量;bi为电流补偿因子;
(4)PWM信号控制电机驱动电路,从而控制各相绕组的电流,变化的电流形成旋转磁场,在旋转磁场作用下控制电机转子的转动。