?步進電機是一種通過步進（即以固定的角度移動）方式使軸旋轉(zhuǎn)的電機。其內(nèi)部構造使它無需傳感器，通過簡單的步數(shù)計算即可獲知軸的確切角位置，這種特性使它適用于多種應用。說起步進電機，小維相信對于智能傳動和電氣控制行業(yè)的工程師來說，應該再熟悉不過了。步進的誤差不會長期積累，能夠提升定位，控制比伺服簡單等特點，但步進電機控制的前提是電機不發(fā)生失步，如何才能使步進電機不失步呢？?

我們知道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)控制電機。在未發(fā)生失步情況下，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)并不受負載變化的影響，當步進電機接收到一個脈沖信號時，電機就按設定的方向轉(zhuǎn)一個固定的角度(步進角或步距角)，通過控制脈沖數(shù)和脈沖頻率來控制電機角位移量及電機轉(zhuǎn)速從而達到的開環(huán)控制。另外，步進電機每走一步所轉(zhuǎn)過的角度與理論步距之間總有一定的誤差，從某一步到另一步，也總有一定的誤差，但是，步進電機每轉(zhuǎn)一周的步數(shù)相同，在不失步的情況下，其步距誤差不會長期累積。

上面提到的都是在不失步的情況下，而如何才能不失步，首先，我們需要知道造成電機失步的因素，主要有下面四點：

1、轉(zhuǎn)子加速度慢于步進電機的旋轉(zhuǎn)磁場;

2、轉(zhuǎn)子的平均速度于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度;

3、電機負載慣性較大;

4、步進電機產(chǎn)生共振。

轉(zhuǎn)子加速度慢于步進電機的旋轉(zhuǎn)磁場即轉(zhuǎn)子速度低于換相速度時，電機會產(chǎn)生失步，這是因為輸入電機的電能不足，產(chǎn)生的力矩無法使轉(zhuǎn)子速度跟上定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。轉(zhuǎn)子平均速度于定子磁場平均旋轉(zhuǎn)速度，這是定子通電勵磁的時間較長，大于步進所需的時間，轉(zhuǎn)子在步進過程中獲得過多的能量，導致電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩過大從而引起電機越步。

以上導致步進電機失步的原因?qū)嵸|(zhì)是步進驅(qū)動器選擇不當而導致，只有選擇正確合適的步進驅(qū)動器才能使步進電機發(fā)揮其控制的特點。選擇合適的驅(qū)動器需要根據(jù)電機的電流，配用大于或等于此電流的驅(qū)動器。如果需要低振動或精度時，可配用細分型驅(qū)動器。對于大轉(zhuǎn)矩電機，盡可能用電壓型驅(qū)動器，以獲得良好的速性能。同時對于驅(qū)動電源，很多人直接使用開關電源作為驅(qū)動電源，但是，一般好不要使用開關電源，特別是大力矩電機，除非選用比需要的功率大一倍以上的開關電源。因為，電機工作時是大電感型負載，會對電源端形成瞬間的壓。而開關電源的過載性能不好，會保護關斷，且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要，有時可能造成開關電源和驅(qū)動器的損壞。對于步進電機的驅(qū)動電源，可以用常規(guī)的環(huán)形或R 型變壓器變壓的直流電源。 

步進電機產(chǎn)生共振是因為電機接收的脈沖頻率等于步進電機的固有頻率，該頻率與驅(qū)動器的細分有關系。我們一般使用步進電機時，驅(qū)動器的細分能力很重要，共振范圍越小越好。對于電機負載慣性較大是由于電機超載而引起，因此在使用時只需注意不要讓電機過載即可。

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步進電機作為一種常用、應用廣泛的驅(qū)動電機，通常會搭配減速設備一起使用，以達到理想傳動效果；而步進電機常用的減速設備和方法，有如減速齒輪箱、編碼器、控制器、脈沖信號等。

脈沖信號減速：步進電機轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)輸入的脈沖信號的變化來改變的。從理論上講，給驅(qū)動器一個脈沖，步進電機就旋轉(zhuǎn)一個步距角(細分時為一個細分步距角)。實際上，如果脈沖信號變化太快，步進電機由于內(nèi)部的反向電動勢的阻尼作用，轉(zhuǎn)子與定子之間的磁反應將跟隨不上電信號的變化，將導致堵轉(zhuǎn)和丟步。

減速齒輪箱減速：步進電機搭載減速齒輪箱一起使用，步進電機輸出高速、低扭矩轉(zhuǎn)速，連接減速齒輪箱，齒輪箱內(nèi)部減速齒輪組嚙合傳動形成的減速比，將步進電機輸出的高速降低，而且提升傳動扭矩，達到理想傳動效果；減速效果取決于齒輪箱的減速傳動比，減速比越大，輸出轉(zhuǎn)速越小，反之亦然。

曲線指數(shù)控制速度：指數(shù)曲線，在軟件編程中，先算好時間常數(shù)存貯在計算機存貯器內(nèi)，工作時指向選取。通常，完成步進電機的加減速時間為300ms以上。如果使用過于短的加減速時間，對絕大多數(shù)步進電機來說，就會難以實現(xiàn)步進電機的高速旋轉(zhuǎn)。

編碼器控制減速：PID 控制作為一種簡單而實用的控制方法 , 在步進電機驅(qū)動中獲得了廣泛的應用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實際輸出值 c(t) 構成控制偏差e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構成控制量 ,對被控對象進行控制 。文獻將集成位置傳感器用于二相混合式步進電機中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎 ,設計出了一個可自動調(diào)節(jié)的 PI 速度控制器,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性。文獻根據(jù)步進電機的數(shù)學模型 ,設計了步進電機的PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機向指定位置運動 。最后 ,通過仿真驗證了該控制具有較好的動態(tài)響應特性 。采用 PID 控制器具有結構簡單 、魯棒性強 、可靠性高等優(yōu)點 ,但是它無法有效應對系統(tǒng)中的不確定信息 。

步進電機可以配什么減速機？在步進電機和減速機選型配套中需要注意那些因素要點，以及可以選擇什么樣的減速機一起使用？

1.步進電機配減速機的原因

步進電機切換定子相電流的頻率，如改變步進電機驅(qū)動電路的輸入脈沖，使其變成低速運動。低速步進電機在等待步進指令時，轉(zhuǎn)子處于停止狀態(tài)，在低速步進時，速度波動會很大，此時如改為高速運行，就能解決速度波動問題，但轉(zhuǎn)矩又會不足。即低速會轉(zhuǎn)矩波動，而高速又會轉(zhuǎn)矩不足，需要使用減速器。

2.步進電機常配減速機有哪些

減速機是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置，在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用；減速機的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速機、蝸桿減速機和行星齒輪減速機；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機和圓錐－圓柱齒輪減速機；按照傳動的布置形式又可分為展開式減速機、分流式減速機和同軸式減速機。步進電機裝配的減速機有行星減速機、蝸輪蝸桿減速機、平行齒輪減速機、絲桿齒輪減速機。

步進電機行星減速機精度怎么樣？

減速機精度也稱為回程間隙，將輸出端固定，輸入端順時針和逆時針方向旋轉(zhuǎn)，使輸出端產(chǎn)生額定扭矩+-2%扭矩時，減速機輸入端有一個微小的角位移，此角位移即為回程間隙。單位是“弧分”，即一度的六十分之一。通常的回程間隙值均指減速機的輸出端。步進電機行星減速機具有高剛性、高精度（單級可做到1分以內(nèi)）、高傳動效率(單級在97%-98%)、高的扭矩/體積比、免維護等特點。

步進電機的傳動精度是不能調(diào)節(jié)的，步進電機的運行角度完全由步長與脈沖數(shù)來確定，而脈沖數(shù)是可以完整的計數(shù)，數(shù)字量是不存在精度這個概念的，一步就是一步，二步就是二步。目前能優(yōu)化的精度是行星減速機齒輪箱的齒輪回程間隙精度：

1.主軸精度調(diào)整方法：行星減速機主軸旋轉(zhuǎn)精度的調(diào)節(jié)，如果主軸本身的加工誤差滿足要求，那么減速器主軸的旋轉(zhuǎn)精度一般由軸承決定。調(diào)節(jié)主軸旋轉(zhuǎn)精度的關鍵在于調(diào)節(jié)軸承間隙。維持一個合適的軸承間隙對主軸部件的性能和軸承壽命至關重要。對滾動軸承而言，有較大間隙時，不僅會使載荷集中作用于處于受力方向的滾動體上，而且會在軸承內(nèi)外圈滾道接觸處產(chǎn)生嚴重的應力集中現(xiàn)象，縮短軸承壽命，還會使主軸中心線發(fā)生漂移，易造成主軸部件振動。所以，滾動軸承的調(diào)節(jié)必須預先加載，使軸承內(nèi)部產(chǎn)生一定的過盈量，從而在滾動體與內(nèi)外圈滾道接觸處產(chǎn)生一定的彈性變形，從而提高軸承的剛度。

2.調(diào)整間隙法：行星減速機在運動的過程時會產(chǎn)生摩擦，引起零件之間的尺寸、形狀和表面質(zhì)量的變化，并產(chǎn)生磨損，使零件之間的間隙配合增大，此時我們需對其進行合理范圍的調(diào)整，以保證零件之間相對運動的準確性。

3.誤差補償法：把零件自身誤差通過恰當?shù)难b配，使其在磨合期間相互抵消的現(xiàn)象，以保證設備運動軌跡的準確性。

4.綜合補償法：用減速機自身安裝的工具來使加工已經(jīng)轉(zhuǎn)配調(diào)整正確無誤的工作臺面，以消除各項精度誤差的綜合結果。

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