夏雯娟 徐晓光 陆涛 马平华

摘 要：混合式步进电机是一种高精度的高转矩低转速伺服电机，但电机参数的时变性会使步进电机在运行时出现失步。为此设计STM32处理器的混合式步进电机控制系统，采用模糊自适应PID控制算法对步进电机形成闭环控制，本文阐述了μC/OS-II嵌入式实时操作系统在STM32上的移植及应用。

关键词：混合式步进电机；STM32处理器；模糊自适应PID控制；μC/OS-II

0 引言

步进电机是非线性、时变、滞后的控制对象，易受使用环境的干扰，因此在工业中的应用也受到了限制。为了提高两相混合步进电机的控制性能，微处理器STM32F103ZET6芯片采用Cortex-M3核，结合μC/OS-II嵌入式实时操作系统在Cortex-M3内核微处理器上的应用，进行嵌入式控制系统硬件电路的设计和软件的开发。

1 系统硬件设计

核心处理器为STM32F103ZET6，由该芯片和它的外围电路共同完成整个系统的控制以及数据的采集、传输、处理和显示。

控制系统采用光电测速仪采集脉冲作为STM32控制器的输入信号，经过处理得到步进电机的转速和转向。它通过FSMC（静态存储控制器）与核心控制器进行通信。

本次设计选用的混合式步进电机型号为42HB48-174，驱动芯片为YK2404MA，电机和驱动芯片的驱动电压为24V，电源电压选择为12V，因此需要设计多个变压电路以满足电机驱动和核心控制器的要求。

2 模糊自适应PID控制器设计

由模糊控制规则可以确定模糊关系R，然后选择Mamdani型模糊逻辑推理系统，可以得出控制量的模糊集合U。经过模糊推理后，需要对模糊控制器调整的参数进行清晰化处理，以获得精确量，本次控制器中采用的清晰化方法是最大隶属度法。……