算法对于步进电机调速系统设计是一个相当重在的环节，因为只有确定了算法之后才能对步进电机的速度进行准确的控制，并时也能达到精确的调速目的。同时算法也是编写软件的前提与基础。控制算法有多种，常用的两种算法是PID和模糊控制算法。
PID控制与模糊控制是两种常用的控制方法,但它们还存在一些不足,如一般PID控制容易产生超调、模糊控制的稳态精度不高,在这两种控制方法基础上进行改进,可产生多种更好的控制方法。本文采用的复合PID控制算法和带动态补偿的模糊控制算法克服了以上缺陷,取得了较好的实验效果。
1、PID控制算法
PID调节的实质就是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系,进行运算,将其运算结果用以输出控制,将基本PID算式离散化可得到位置型PID控制算法,对位置型PID进行变换可得到增量型PID控制算法。对控制精度要求较高的系统一般采用位置型算法,而在以步进电机或多圈电位器做执行器件的系统中,则采用增量型算法。
PID是一种工业控制过程中应用较为广泛的一种控制算法，它具有原理简单，易于实现，稳定性好，适用范围广，控制参数易于整定等优点。PID控制不需了解被控对象的数学模型,只要根据经验调整控制器参数,便可获得满意的结果。其不足之处是对被控参数的变化比较敏感。但是通过软件编程方法实现PID控制,可以灵活地调整参数。,尽管近年来出现了很多先进的控制算法，但PID控制仍然以其独有的特点在工业控制过程中具有相当大的比重，且控制效果相当令人满意。
连续PID控制器也称比例－积分－微分控制器，即过程控制是按误差的比例、积分和微分对系统进行控制，其系统原理框图如图1所示：
图1PID的原理框图
它的控制规律的数学模型如下：
\*MERGEFORMAT\*MERGEFORMAT(1)
或写成传递函数形式：
\*MERGEFORMAT(2)
式中，e(t)：调节器输入函数，即给定量与输出量的偏u(t)：调节器输出函数。
Kp：比例系数；
T：积分时间常数；
T：微分时间常数。
将式展开，调节器输出函数可分成比例部分、积分部分和微分部分，它们分别是:
⑴比例部分比例部分的数学表达式是\*MERGEFORMAT,p在比例部分中，Kp是比例系数，Kp越大，可以使系统的过渡过程越快，迅速消除静误差；但Kp过大，易使系统超调，产生振荡，导致不稳定。因此，此比例系数应选择合适，才能达到使系统的过渡过程时间短而稳定的效果。
图为比例调节器
比例调节器
其中：U控制器的输出
\*MERGEFORMAT比例系数
E调节器输入偏差
\*MERGEFORMAT控制量的基准
比例作用：迅速反应误差，但不能消除稳态误差，过大容易引起不稳定
⑵积分部分积分部分的数学表达式是\*MERGEFORMAT从它的数学表达式可以看出，要是系统误差存在，控制作用就会不断增
加或减少，只有e(t)=0时，它的积分才是一个不变的常数，控制作用也就不会改变，积分部分的作用是消除系统误差。
积分时间常数\*MERGEFORMAT的选择对积分部分的作用影响很大。\*MERGEFORMAT较大，积分作用较弱，这时，系统消除误差所需的时间会加长，调节过程慢；\*MERGEFORMAT较小，积分作用增强，这时可能使系统过渡过程产生振荡，但可以较快地消除误差。
⑶微分部分
微分部分的数学表达式是\*MERGEFORMAT.
微分部分的作用主要是抵消误差的变化，作用强弱由微分时间常数T确定。\*MERGEFORMAT越大，则抑制误差e(t)变化的作用越强，但易于使系统产生振荡；\*MERGEFORMAT越小，抵消误差的作用越弱。因而，微分时间常数要选择合适，使系统尽快稳定。
比例积分微分调节器如图2所示:
图2
但PID算法有两种分别为:位置式、增量式.
位置式PID控制算法
由(5)与(6)式可以推出下式
位置式控制算法提供执行机构的位置uk，需要累计Ek.
增量式PID控制算法
(9)
由(1)与(2)式可推出下式:
增量式控制算法提供执行机构的增量\*MERGEFORMAT只需要保持.现时以前3个时刻的偏差值即可.增量式算法不需做累加，计算误差和计算精度问题对控制量的计算影响较小；位置式算法要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累计误差。
控制从手动切换到自动时，位置式算法必须先将计算机的输出值置为原始值\*MERGEFORMAT时，才能保证无冲击切换；增量式算法与原始值无关，易于实现手动到自动的无冲击切换。
在实际应用中，应根据被控对象的实际情况加以选择。一般认为，在以闸管或伺服电机作为执行器件，或对控制精度要求较高的系统中，应当采用位置式算法；而在以步进电机或多圈电位器作执行器件的系统中，则应采用增量式算法。
因本次设计对步进电机的调速范围与控制精确的要求,应采用增量式PID控制：系统的流程框图如2所示:
图2步进电机调速系统的控制流程图