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FPGA智驱多通道步进电机精密平台 被引量：1
1
作者 李浩然 李明桧 +5 位作者 甄国涌 储成群 刘婕 臧帅辰 高佳琦 李文越 《工业仪表与自动化装置》 2025年第1期103-110,共8页
该文给出了一种FPGA智驱多通道步进电机精密平台的设计方法。通过改进电机梯形加减速算法降低计算复杂程度,并将该算法部署到FPGA平台上与多组传感器共同工作。通过可视化的上位机界面由UART与主控板进行通信,并实现了运动参数的实时下... 该文给出了一种FPGA智驱多通道步进电机精密平台的设计方法。通过改进电机梯形加减速算法降低计算复杂程度,并将该算法部署到FPGA平台上与多组传感器共同工作。通过可视化的上位机界面由UART与主控板进行通信,并实现了运动参数的实时下发配置,实现了对电机的精准控制。性能测试结果表明,该精密平台可以精准控制多通道步进电机启停运动,有效避免了失步和过冲,具有良好的性能。同时该平台还具有平稳的加减速曲线,原点可控,可调速度,精准步数等特点,且具备仿真验证,满足明确的需求。 展开更多
关键词 FPGA 多通道 步进电机 加减速算法
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多轴步进电机速度曲线算法的时分复用策略
2
作者 吴博 雷兴明 +1 位作者 王邦继 刘德兴 《电子测量技术》 北大核心 2025年第12期108-116,共9页
针对多轴步进电机控制器实现过程中,需要进行硬件逻辑的复用,导致逻辑资源占用量过多的问题,提出一种速度曲线算法的时分复用策略。首先,基于刚体绕定轴转动的运动学理论及步进电机控制原理,建立了步进电机控制脉冲周期与运动学物理量... 针对多轴步进电机控制器实现过程中,需要进行硬件逻辑的复用,导致逻辑资源占用量过多的问题,提出一种速度曲线算法的时分复用策略。首先,基于刚体绕定轴转动的运动学理论及步进电机控制原理,建立了步进电机控制脉冲周期与运动学物理量之间的映射关系;其次,结合脉冲计算公式将匀加速与匀减速两种转动模式进行合并,优化了速度曲线的计算方法;然后,采用时分复用的设计思想,在单轴非时分复用控制的基础上,充分利用控制脉冲输出的时间间隔,进行了多轴速度曲线算法的时分复用设计;最后实现了两轴步进电机时分复用控制器IP核,相较于两轴非时分复用IP核,逻辑资源使用量降低了33.68%,热功耗降低了14.04%,并搭建硬件实验平台进行了算法验证。结果表明,时分复用IP核可以实现两轴步进电机的精确控制,角位移跟随误差均在±8 step(±0.9°)以内。 展开更多
关键词 多轴步进电机 开环控制 速度曲线 时分复用 现场可编程门阵列(FPGA)
原文传递
痰染片制片系统中步进电机启停控制算法的优化设计与实现
3
作者 庄泉洁 陈子娇 +1 位作者 肖志睿 刘洪英 《华东师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期39-45,共7页
步进电机在整个全自动痰染片制片的工作流程中发挥着关键作用.在电机的启动和停止过程中,电机速度常常会发生急剧变化,因此一个良好的电机启停控制算法显得尤为重要.首先,需要避免电机在突然高速启动时因所需力矩过大而导致的过载现象,... 步进电机在整个全自动痰染片制片的工作流程中发挥着关键作用.在电机的启动和停止过程中,电机速度常常会发生急剧变化,因此一个良好的电机启停控制算法显得尤为重要.首先,需要避免电机在突然高速启动时因所需力矩过大而导致的过载现象,以保护电机不受损坏.其次,在减速过程中,应防止高速运转的电机突然停止,以减少对电机的惯性冲击,降低由此产生的运动偏差.致力于优化步进电机的启停控制算法,在启停阶段采用S型曲线来实现电机转速的平稳变化.这种S型速度变化曲线基于Logistic函数设计,能够确保电机在启动和停止时速度平稳变化,避免突然加速或减速带来的冲击.同时,电机的整体运动采用7段式加减速优化算法,以实现对电机的有效控制.以系统中的x方向电机控制为例,仿真实验验证了该算法的有效性,步进电机在启停区间,其转速与时间的曲线呈S型变化,保证了电机启停的平稳性.实测结果显示,采用S型加减速启停控制算法,位置误差被控制在±0.05 mm以内,相比梯形控制算法带来的±0.9 mm位置误差,有了显著的减小,这表明S型加减速启停控制算法在减小位置误差方面取得了良好效果. 展开更多
关键词 步进电机 启停控制 7段式S型加减速控制算法 位置误差
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混合式步进电机二维等效有限元仿真方法
4
作者 吕强 庞亮 +1 位作者 钱乐 李听斌 《微特电机》 2025年第10期25-29,38,共6页
由于混合式步进电机磁路的复杂性,其电磁性能的仿真计算具有较大的难度,传统磁路法计算的精度不足,而三维有限元法计算量庞大,难以满足工程应用需求。本文采用磁导等效的方式将混合式步进电机的三维磁场等效成二维磁场,从而实现二维有... 由于混合式步进电机磁路的复杂性,其电磁性能的仿真计算具有较大的难度,传统磁路法计算的精度不足,而三维有限元法计算量庞大,难以满足工程应用需求。本文采用磁导等效的方式将混合式步进电机的三维磁场等效成二维磁场,从而实现二维有限元计算,相比磁路法具有更高的计算精度,相比三维有限元法具有更快的计算速度。并且进一步简化至计算一个定子极下的转矩特性,通过合成获得整个电机的转矩特性。以一台步距角为1.8°的两相混合式步进电机为例开展研究,计算其自定位转矩、保持转矩,仿真计算结果与实测结果基本一致,验证了这种简化的二维等效有限元仿真计算方法具有一定的可行性。 展开更多
关键词 混合式步进电机 转矩 二维等效 有限元仿真
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基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法
5
作者 毛德辉 李鹏 吴建德 《机床与液压》 北大核心 2025年第5期88-94,共7页
针对电机暂态控制产生冲击和抖动导致的设备易损坏问题,提出一种基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法。采用Sigmoid函数设计电机转速控制速度规划曲线,降低加速度不连续变化的冲击影响;基于Actor-Critic框架,结合深度确定性策略算... 针对电机暂态控制产生冲击和抖动导致的设备易损坏问题,提出一种基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法。采用Sigmoid函数设计电机转速控制速度规划曲线,降低加速度不连续变化的冲击影响;基于Actor-Critic框架,结合深度确定性策略算法(DDPG)和混合形式的奖励函数搭建深度强化学习控制器,建立动态奖惩机制;通过MATLAB/Simulink仿真分析,将DDPG控制器与模型预测控制器、PID控制器、BP-PID控制器及GA-PID控制器分别在电机空载与负载时的控制效果进行对比。实验结果表明:DDPG控制器可以实现电机平滑加减速控制,并且可以消除超调量,具有更快的响应速度;当存在外部负载扰动时,电机转速跌落减少了50%~75%,极大提高了系统的抗扰动能力。 展开更多
关键词 深度强化学习 S-曲线 暂态控制 转速控制
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微型步进电机1Cr18Ni9Ti轴承座的深冷处理及工艺优化
6
作者 张庭 胡晓雯 +1 位作者 汪迪坤 徐磊 《微特电机》 2025年第4期75-77,共3页
研究深冷处理对微型步进电机1Cr18Ni9Ti轴承座的尺寸稳定性和内部组织金相的影响,结果表明,深冷处理后的轴承座尺寸稳定,内部组织为稳定态马氏体,而未做深冷处理的轴承座在低温贮存试验后外形整体变大,变化量按大小排列依次外径为+0.029... 研究深冷处理对微型步进电机1Cr18Ni9Ti轴承座的尺寸稳定性和内部组织金相的影响,结果表明,深冷处理后的轴承座尺寸稳定,内部组织为稳定态马氏体,而未做深冷处理的轴承座在低温贮存试验后外形整体变大,变化量按大小排列依次外径为+0.029 mm、内径为+0.012 mm、厚度为+0.01 mm,内部组织也由不稳定态奥氏体转变为马氏体。优化了1Cr18Ni9Ti轴承座新的加工工艺流程,验证了新工艺可行性和适用性。 展开更多
关键词 深冷处理 尺寸 金相组织 工艺流程
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步进电机S形曲线加减速控制研究 被引量：1
7
作者 芈婉 《上海电气技术》 2025年第3期53-58,共6页
为解决步进电机加速度曲线拐点处加加速度变化不连续,使步进电机产生柔性冲击的问题,对步进电机S形曲线加减速控制进行研究,设计基于STEM32的步进电机S曲线加减速控制系统。在软件设计中,通过粒子群优化算法拟合多项式,将具有拐点的线... 为解决步进电机加速度曲线拐点处加加速度变化不连续,使步进电机产生柔性冲击的问题,对步进电机S形曲线加减速控制进行研究,设计基于STEM32的步进电机S曲线加减速控制系统。在软件设计中,通过粒子群优化算法拟合多项式,将具有拐点的线性加速度曲线拟合为加加速度连续变化的多项式曲线,降低步进电机产生柔性冲击的可能性。通过试验,加速度曲线采用粒子群优化算法拟合多项式,均方差较小,速度曲线呈现为S形,符合设计要求。采用S形曲线加减速控制,步进电机能够平稳运行,确认所设计的控制系统具有一定的可靠性与实用性。 展开更多
关键词 步进电机 加速 减速 控制 研究
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五相混合式步进电机双闭环滑模控制
8
作者 杨文豪 张团善 +1 位作者 臧福全 井振威 《微电机》 2025年第2期57-63,共7页
混合式步进电机由于其优越的运动性能而被广泛应用于高精尖场合,但由于步进电机存在失步,且转速越高转矩越小的情况限制了其应用环境。为此,本文区别于传统的步进电机开环控制和驱动方式,对五相混合式步进电机采用闭环反馈和控制器控制... 混合式步进电机由于其优越的运动性能而被广泛应用于高精尖场合,但由于步进电机存在失步,且转速越高转矩越小的情况限制了其应用环境。为此,本文区别于传统的步进电机开环控制和驱动方式,对五相混合式步进电机采用闭环反馈和控制器控制。首先,采用磁场定向控制(Field-Oriented Control,FOC)策略,介绍了FOC控制方法和相关控制器基本原理;随后,根据五相混合式步进电机本体的数学模型,提出了适用于五相混合式步进电机的空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)算法,设计了PI控制器,基于趋近率的滑模控制器,超螺旋滑模控制器,针对电机闭环反馈系统,建立了相对应五相混合式电机的转速、电流双闭环反馈控制系统以实现对电机系统的动态控制;最后,在Matlab/Simulink中搭建了五相混合式步进电机控制系统,对控制系统和控制器进行可行性验证。结果表明,采用上述方法提高了电机系统的鲁棒性和高速运行带载能力。 展开更多
关键词 五相混合式步进电机 SVPWM 滑模控制 闭环控制 MATLAB
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步进电机控制系统建模及加减速曲线优化 被引量：59
9
作者 王邦继 刘庆想 +3 位作者 周磊 卜朗 李相强 张健穹 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期37-42,52,共7页
为了优化步进电机开环控制系统,对其加减速曲线的控制性能进行了研究。以步进电机运行原理为基础,建立了两相混合式步进电机开环控制系统仿真模型,设计了一种与电机矩频特性更为符合且可以用于实时在线计算的抛物线型加减速曲线算法,并... 为了优化步进电机开环控制系统,对其加减速曲线的控制性能进行了研究。以步进电机运行原理为基础,建立了两相混合式步进电机开环控制系统仿真模型,设计了一种与电机矩频特性更为符合且可以用于实时在线计算的抛物线型加减速曲线算法,并与典型的匀加减速曲线算法、指数型加减速曲线算法进行了仿真比较分析,最后进行了实验验证。仿真和实验结果均表明,在相同的控制周期内,抛物线型加减速曲线的最大无失步转动角度有了显著提高,同时其中间过程的位置跟踪误差和平衡位置处的残余振荡误差也较小。抛物线型加减速曲线具有更快速的动态响应能力,已在某相控阵列天线的单元相位控制中得到了应用。 展开更多
关键词 步进电机 开环控制 系统建模 加减速控制 抛物线型加减速
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基于加权无向图的永磁球形步进电机运动控制 被引量：22
10
作者 王群京 陈丽霞 +1 位作者 吴立建 倪有源 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第9期130-134,共5页
提出了一种三自由度永磁球形步进电机的控制方法。首先简单介绍了该永磁球形步进电机定子与转子的结构,然后针对其结构特点及运动原理,提出根据距离相等的永磁体对和铁心线圈对的排列组合,建立一个包含位于球形步进电机转子某一点上物... 提出了一种三自由度永磁球形步进电机的控制方法。首先简单介绍了该永磁球形步进电机定子与转子的结构,然后针对其结构特点及运动原理,提出根据距离相等的永磁体对和铁心线圈对的排列组合,建立一个包含位于球形步进电机转子某一点上物体的所有可能的运动轨迹点的加权无向图,根据所给定的物体的运动轨迹,采用图中路径搜索算法,最终确定永磁球形步进电机的通电线圈对,达到控制球形步进电机,使物体沿着期望的运动轨迹运动的目的。 展开更多
关键词 步进电机 无向图 球形 运动控制 加权 运动轨迹 控制方法 三自由度 电机定子 运动原理 结构特点 排列组合 铁心线圈 电机转子 搜索算法 永磁体 物体
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混合磁路多边耦合电机的基础研究 被引量：17
11
作者 程树康 郑萍 +2 位作者 崔淑梅 宋立伟 李立毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期50-53,58,共5页
:在永磁感应子式电机中 ,由于铁芯叠片间隙的影响 ,轴向充磁的永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布很不均匀 ,制约着单位铁芯长度的出力和电机性能体积比的提高。提出了一种混合磁路多边耦合电机 ,对混合式步进电机永磁体产生的气隙磁场沿... :在永磁感应子式电机中 ,由于铁芯叠片间隙的影响 ,轴向充磁的永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布很不均匀 ,制约着单位铁芯长度的出力和电机性能体积比的提高。提出了一种混合磁路多边耦合电机 ,对混合式步进电机永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布不均匀的问题进行了补偿。解析分析和实验研究表明 ,这种结构电机的静转矩比同体积步进电机的静转矩有明显提高。 展开更多
关键词 混合磁路 多边耦合电机 步进电机 永磁材料
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基于μC/OS Ⅱ和emWin的步进电机控制系统设计 被引量：12
12
作者 陈海初 杨飘 +2 位作者 曹泉 孙俊龙 罗威 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第6期52-55,58,共5页
为了能直观方便地实现对电机实时控制,采用STM32F103系列微处理器为主控芯片,以电阻式触摸屏为输入及显示终端,设计了基于嵌入式实时操作系统μC/OSⅡ和em Win图形库的电机控制系统。详细介绍了该系统硬件、软件组成及系统搭建。实验显... 为了能直观方便地实现对电机实时控制,采用STM32F103系列微处理器为主控芯片,以电阻式触摸屏为输入及显示终端,设计了基于嵌入式实时操作系统μC/OSⅡ和em Win图形库的电机控制系统。详细介绍了该系统硬件、软件组成及系统搭建。实验显示该系统能通过电阻触摸屏作为输入端实现对X和Y两路电机的加减速及电机的启停和正反转调控,同时能将电机转速及方向信息实时显示。系统显示界面友好、性能可靠、运行稳定且实时响应特性好。 展开更多
关键词 ΜC/OS Ⅱ系统 EM Win图形库 电阻触摸屏 步进电机控制系统
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步进电机控制系统建模及运行曲线仿真 被引量：62
13
作者 周黎 杨世洪 高晓东 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期20-25,共6页
为了优化开环情况下步进电机的控制,研究运行曲线和传动刚度对步进电机开环控制系统运动情况的影响。依据步进电机运行原理和系统动力学特性,建立控制系统数学模型。设计一种基于正矢函数,高阶平滑的加减速曲线,并与常见的匀加减速曲线... 为了优化开环情况下步进电机的控制,研究运行曲线和传动刚度对步进电机开环控制系统运动情况的影响。依据步进电机运行原理和系统动力学特性,建立控制系统数学模型。设计一种基于正矢函数,高阶平滑的加减速曲线,并与常见的匀加减速曲线和指数型加减速曲线进行了比较仿真。仿真结果表明正矢型加减速曲线能够更好地抑制运动过程中的冲击,减小终点位置的残余振动幅度。该控制方式适用于对运动精度和稳定性有较高要求的场合,在分幅式航空相机的摆扫控制中得到了成功的应用。 展开更多
关键词 步进电机 开环控制 系统建模 运行曲线
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精密控制系统中步进电机的电细分技术研究 被引量：13
14
作者 邹丽新 朱桂荣 +2 位作者 陆家昌 季晶晶 董健 《电子技术应用》 北大核心 2005年第5期39-41,共3页
采用具有电细分的步进电机驱动技术可实现精密控制系统中高精度的位移。基于单片机的直流电压控制的电细分驱动技术,避免了绕组互感带来的误差,提高了细分精度。实验表明,当采用精密丝杆机构、螺距为1mm、步进电机步距角为1.8°、实... 采用具有电细分的步进电机驱动技术可实现精密控制系统中高精度的位移。基于单片机的直流电压控制的电细分驱动技术,避免了绕组互感带来的误差,提高了细分精度。实验表明,当采用精密丝杆机构、螺距为1mm、步进电机步距角为1.8°、实现128细分时,可调整组件每步位置移动为0.04滋m,最大误差为15%,均方误差为3.9%。 展开更多
关键词 精密控制系统 步进电机 细分技术 电机驱动技术 电压控制 绕组互感 位置移动 最大误差 均方误差 电细分 高精度 单片机 杆机构 步距角 可调整
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二相混合式步进电机驱动器的优化设计 被引量：16
15
作者 宋受俊 刘景林 +1 位作者 韩英桃 张智慧 《电气传动》 北大核心 2006年第2期59-64,共6页
从改善步进电机动静态性能的角度出发,给出了基于8051的二相混合式步进电机驱动器的优化设计方案,主要介绍了系统结构、通讯策略、升降频控制等,并用较大篇幅介绍了步进电机的微步控制。试验结果表明,通过优化设计使得驱动器的动静态性... 从改善步进电机动静态性能的角度出发,给出了基于8051的二相混合式步进电机驱动器的优化设计方案,主要介绍了系统结构、通讯策略、升降频控制等,并用较大篇幅介绍了步进电机的微步控制。试验结果表明,通过优化设计使得驱动器的动静态性能有了明显的改善。 展开更多
关键词 步进电机 升降频控制 微步控制 步进电机驱动器 优化设计方案 混合式 二相 静态性能 系统结构 升降频
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基于USB-DSP的开放式运动控制器开发 被引量：10
16
作者 丁亮 尤波 +1 位作者 于振中 许家忠 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期278-282,286,共6页
针对数控技术的发展对运动控制系统的开放性、实时性、加工速度、精确度等性能指标提出了越来越高要求,运用基于前馈补偿的PID控制算法和时间分割插补原理,研究开发了基于USB2.0协议和DSP核心处理芯片的四轴交直流伺服电机运动控制器,... 针对数控技术的发展对运动控制系统的开放性、实时性、加工速度、精确度等性能指标提出了越来越高要求,运用基于前馈补偿的PID控制算法和时间分割插补原理,研究开发了基于USB2.0协议和DSP核心处理芯片的四轴交直流伺服电机运动控制器,并提供了丰富的动态链接库函,支持NURBS插补功能。仿真和实验结果表明,系统设计合理,具有实时性好,跟随误差小,加工精确度高等优点。 展开更多
关键词 USB 2.0 NURBS插补 前馈补偿 DSP CPLD
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二相混合式步进电动机矢量控制伺服系统 被引量：20
17
作者 史敬灼 徐殿国 +1 位作者 王宗培 张劲松 《电机与控制学报》 EI CSCD 2000年第3期135-139,147,共6页
推导了二相混合式步进电动机基于磁网络的数学模型，给出了其矢量控制位置伺服系统的结构及仿真结果。同时说明了混合式步进电动机与永磁凸极同步电动机在作用机理上的相似性，指出混合式步进电动机伺服系统可参考凸极永磁同步电动机的... 推导了二相混合式步进电动机基于磁网络的数学模型，给出了其矢量控制位置伺服系统的结构及仿真结果。同时说明了混合式步进电动机与永磁凸极同步电动机在作用机理上的相似性，指出混合式步进电动机伺服系统可参考凸极永磁同步电动机的控制策略来研究、设计。 展开更多
关键词 混合式步进电动机 矢量控制 位置伺服系统
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PLC对步进电机的控制技术 被引量：27
18
作者 殷华文 于兆和 马志刚 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2003年第8期65-67,共3页
详细介绍了PLC对步进电机的控制方法和编程技术 ,包括控制坐标系的建立、单双轴控制、接线、控制参数计算和控制程序的编写等。
关键词 步进电机 PLC 控制坐标系 单双轴控制 接线 控制参数 控制程序
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步进电机速度曲线的设计与FPGA实现 被引量：24
19
作者 王邦继 刘庆想 +4 位作者 周磊 周一飞 张政权 李向强 张健穹 《微电机》 北大核心 2012年第8期67-71,共5页
为了优化步进电机的开环控制性能,研究了几种常见的步进电机速度曲线。根据步进电机运行原理及运动学方程,推导出采用梯形速度曲线时加速阶段、匀速阶段和减速阶段每步的步进周期关系式。设计了一种基于梯形速度控制的高性能步进电机IP... 为了优化步进电机的开环控制性能,研究了几种常见的步进电机速度曲线。根据步进电机运行原理及运动学方程,推导出采用梯形速度曲线时加速阶段、匀速阶段和减速阶段每步的步进周期关系式。设计了一种基于梯形速度控制的高性能步进电机IP核,包括Avalon总线接口、位置检测、速度剖面生成、脉冲信号产生等算法模块,并规划了各运算模块的时序调度。利用Altera公司的DE0开发板进行了实验验证,实验结果符合预期的设计要求。 展开更多
关键词 步进电机 速度曲线 步进电机IP核 FPGA
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步进电机启动控制算法设计 被引量：28
20
作者 姜德美 谢守勇 甘露萍 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期128-132,共5页
通过建立步进电机数学模型和传递函数的基础上,分别采用简单加速算法和指数加速算法对步进电机启动进行控制,解决了步进电机在启动时,出现的启动时间慢、启动失步等问题.仿真实验结果和试验数据表明,指数加速算法能够更好地控制步进电... 通过建立步进电机数学模型和传递函数的基础上,分别采用简单加速算法和指数加速算法对步进电机启动进行控制,解决了步进电机在启动时,出现的启动时间慢、启动失步等问题.仿真实验结果和试验数据表明,指数加速算法能够更好地控制步进电机启动运行. 展开更多
关键词 步进电机 数学模型 算法 仿真
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