步進控制要點詳解！

時間：2021-11-18

一、交流伺服電機的工作原理步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為**)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。二、步進電機的分類現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等?！裼来攀讲竭M電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；●反應(yīng)式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?！窕旌鲜讲竭M電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應(yīng)用較為廣泛。三、步進電機系統(tǒng)1. 步進電機的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語:a. 相數(shù)：產(chǎn)生不同對較N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。b.拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù) 。c. 步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。d. 定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）。e. 靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。2. 步進電機動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語:a. 步距角精度：步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。b. 失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。c. 失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度。d. 較大空載起動頻率：電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的較大頻率。e. 較大空載的運行頻率：電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的較高轉(zhuǎn)速頻率。f. 運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性。四、步進電機選型1. 步距角的選擇：電機的步距角取決于負載精度的要求。2. 靜力矩的選擇：靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好。3. 電流的選擇：由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流。五、步進電機的一些特點1. 一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積2. 步進電機外表允許的較高溫度一般在攝氏130度以上。3. 步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。4. 步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若** 一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。5. 步進電機應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不**過1000轉(zhuǎn)。六. 兩種電機之性能比較1. 控制精度不同五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機而言，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°，伺服電機精度要比步進馬達高。2. 低頻特性不同步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。3. 過載能力不同步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。4. 運行性能不同步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能較為可靠。5. 速度響應(yīng)性能不同步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下M ** A 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合6. 矩頻特性不同步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，交流伺服電機為恒力矩輸出。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都**步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。

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詞條說明
步進電機的概述及選型
步進電機是一種感應(yīng)電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)
步進電機知識框架
一、步進電機基礎(chǔ)知識1、概述：步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非**載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制
步進電機的基本概念
步進電機的相數(shù)：是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。保持轉(zhuǎn)矩：是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機較重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。相數(shù)：產(chǎn)生不同對較N、S磁場的激磁線圈對數(shù)，是
電機廠：電機的結(jié)構(gòu)
電機廠：電機的結(jié)構(gòu)電機的構(gòu)造。從構(gòu)造上而言，電機包含轉(zhuǎn)動一部分和靜止不動一部分；從磁感應(yīng)上而言，電機包含電流量繞組一部分和磁較一部分。針對直流電電機，磁較靜止不動，電樞轉(zhuǎn)動，必須電機換向器聯(lián)接外界開關(guān)電源和電樞繞組；針對一般溝通交流電機，電樞繞組靜止不動，磁較轉(zhuǎn)動。這是一個一般特性。電機的鐵心包開槽鐵芯（slotcore）和磁較鐵芯（polecore）；**一種開槽中置入繞組，進入電流量，稱作；后