基于Simulink仿真的用户星天线控制系统分析
1．3 二相混合式步进电机
混合式步进电动机具有步距角较小，分辨率高，控制电流小，功耗低等优点，作为控制用电动机和驱动用电动机广泛应用于工业领域。在用户星天线跟踪控制系统中，根据系统性能指标和星上环境要求，选择二相混合式步进电机作为控制系统的执行元件。
对于二相混合步进电机，在不计定子极间和端部的漏磁，不计永磁体回路的漏磁，忽略磁滞和涡流的影响，忽略饱和的影响，忽略定子线圈自感的谐波分量，且绕组自感及绕组间互感不随转子机械角的变化而变化，步进电机的数学模型可以描述为：
这里谐波减速器简化为一个减速比为N的刚性环节，并把负载转动惯量向驱动端折算。式中，UA，UB分别表示施加在A相、B相绕组两端的电压；iA为A相电流，iB为B相电流；LA为A相电感，LB为B相电感；τ为变化的转矩；p是转子齿数；ke为转矩常数；Tdm为静态转矩；J为转动惯量，包括转子转动惯量和负载等效转动惯量；D为粘性摩擦系数；Ddθ／dt是包括风损、机械损在内的摩擦转矩，它也包含磁滞涡流所致的二次电磁效应；T1为负载转矩；θ为电机输出角度。
为满足天线控制系统高稳定性和高可靠性的要求，选用的驱动主电路结构是H桥电路，驱动方式为斩波恒流驱动和电流细分驱动。为了使二相混合步进电机有恒定转矩的输出，需要精确控制绕组电流，在驱动电路中引入电流闭环，这样就可以实现精确的电流控制。电流控制器根据绕组实际电流和给定电流的差值，通过H桥实现电流斩波控制，输出绕组电压信号。本文驱动方式采用带有电流细分的斩波恒流驱动，给定绕组电流为：
式中：im为给定电流最大值：k为转子步数；，n为细分数。
图3为二相混合式步进电机的阶跃响应。可以看出，输出在平衡位置有轻微的抖动，这是因为步进电机是以离散的方式运行的，所以电机的步进角即为电机的最小前进角度，因此可能电机无法完全运行到给定位置，造成了转子在平衡位置来回震荡。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/159961.htm
2 仿真分析
根据前面的分析，在Simulink里面建立了天线控制系统的仿真模型，如图4所示，控制器采用速度PID控制，当角度偏差较大时，则转速也随之增大，电机以限定的最高转速运行，使得位置偏差减小，这样可以提高系统的输出特性。控制器参数kp=1．2，kI=0．004。
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