基于Simulink仿真的用戶星天線控制系統分析
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1．3 二相混合式步進電機
混合式步進電動機具有步距角較小，分辨率高，控制電流小，功耗低等優點，作為控制用電動機和驅動用電動機廣泛應用于工業領域。在用戶星天線跟蹤控制系統中，根據系統性能指標和星上環境要求，選擇二相混合式步進電機作為控制系統的執行元件。
對于二相混合步進電機，在不計定子極間和端部的漏磁，不計永磁體回路的漏磁，忽略磁滯和渦流的影響，忽略飽和的影響，忽略定子線圈自感的諧波分量，且繞組自感及繞組間互感不隨轉子機械角的變化而變化，步進電機的數學模型可以描述為：
這里諧波減速器簡化為一個減速比為N的剛性環節，并把負載轉動慣量向驅動端折算。式中，UA，UB分別表示施加在A相、B相繞組兩端的電壓；iA為A相電流，iB為B相電流；LA為A相電感，LB為B相電感；τ為變化的轉矩；p是轉子齒數；ke為轉矩常數；Tdm為靜態轉矩；J為轉動慣量，包括轉子轉動慣量和負載等效轉動慣量；D為粘性摩擦系數；Ddθ／dt是包括風損、機械損在內的摩擦轉矩，它也包含磁滯渦流所致的二次電磁效應；T1為負載轉矩；θ為電機輸出角度。
為滿足天線控制系統高穩定性和高可靠性的要求，選用的驅動主電路結構是H橋電路，驅動方式為斬波恒流驅動和電流細分驅動。為了使二相混合步進電機有恒定轉矩的輸出，需要精確控制繞組電流，在驅動電路中引入電流閉環，這樣就可以實現精確的電流控制。電流控制器根據繞組實際電流和給定電流的差值，通過H橋實現電流斬波控制，輸出繞組電壓信號。本文驅動方式采用帶有電流細分的斬波恒流驅動，給定繞組電流為：
式中：im為給定電流最大值：k為轉子步數；，n為細分數。
圖3為二相混合式步進電機的階躍響應。可以看出，輸出在平衡位置有輕微的抖動，這是因為步進電機是以離散的方式運行的，所以電機的步進角即為電機的最小前進角度，因此可能電機無法完全運行到給定位置，造成了轉子在平衡位置來回震蕩。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/159961.htm
2 仿真分析
根據前面的分析，在Simulink里面建立了天線控制系統的仿真模型，如圖4所示，控制器采用速度PID控制，當角度偏差較大時，則轉速也隨之增大，電機以限定的最高轉速運行，使得位置偏差減小，這樣可以提高系統的輸出特性。控制器參數kp=1．2，kI=0．004。
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