步进电机(步进电机的工作原理)
步进电机工作原理总结
步进电机工作原理总结
步进电机是一种将电信号转化为机械转动的设备。
它的工作原理可以总结为以下几点：
1. 电磁原理：步进电机是一种电磁装置，由绕组和磁铁组成。
当通过绕组通以电流时，绕组会产生电磁场，与磁铁相互作用，从而产生力和转矩。
2. 磁性原理：步进电机的转子通常由多个磁片或磁块组成，每个磁片或磁块都具有多个极对（通常是两个）。
3. 步进原理：通过改变绕组的电流方向和大小，可以改变磁铁的磁极方向和磁场强度。
当绕组的电流脉冲信号按照一定模式改变时，可以使得磁场的极性和位置发生变化，从而带动转子进行步进运动。
4. 控制原理：步进电机通常需要由控制器或驱动器来提供精确的脉冲信号，以控制电机的转动。
通过改变脉冲信号的频率、宽度和相位，可以控制步进电机的转速、方向和位置。
综上所述，步进电机的工作原理是通过改变电流和磁场的方式，实现电能到机械能的转换，从而实现精确的转动控制。
它广泛应用于各种需要精准定位和控制的领域，如工业自动化、机械设备和电子仪器等。
步进电机结构及原理
步进电机结构及原理
步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
它利用电磁学原理，将电能转换为机械能。
其结构通常包括前后端盖、轴承、中心轴、转子铁芯、定子铁芯、定子组件、波纹垫圈和螺钉等部分。
步进电机的工作原理基于电磁感应定律。
当施加在电机线圈上的电脉冲信号产生磁场时，磁场与定子铁芯相互作用产生转矩，驱动转子旋转。
通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。
每接收一个脉冲信号，步进电机就按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，其旋转是以固定的角度一步一步运行的。
步进电机具有一些显著的特点。
首先，它们是开环控制系统的一部分，这意味着它们不依赖于位置反馈来调节运动。
其次，步进电机具有高精度的定位能力，这使得它们在需要精确控制位置的应用中非常有用。
此外，步进电机可以在不同的负载条件下保持恒定的速度，因为电机的转速只取决于脉冲信号的频率，而不受负载变化的影响。
总的来说，步进电机是一种功能强大且适应性强的电机类型，广泛应用于各种需要精确控制位置和速度的场合。
如需了解更多信息，建议咨询电机方面的专家或查阅相关专业书籍。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理步进电机是一种常用的电机类型，其工作原理是通过电磁定位原理和磁场切换实现转动。
步进电机具有精度高、输出扭矩大、运行顺畅等特点，被广泛应用于各种机械设备和工业自动化系统中。
以下是关于步进电机工作原理的详细介绍。
一、电磁定位原理1.1 电磁定位的基本概念电磁定位是步进电机的核心工作原理，它通过控制电流大小和方向来实现电机的定位和转动。
在步进电机中，电流会通过定子和转子之间的绕组，产生磁场力，从而导致转子的运动。
1.2 磁铁和绕组步进电机通常由铁芯、定子和转子组成。
铁芯上有多个绕组，根据需要可以有两个或更多的绕组。
每个绕组中都有导线通过，并与电源或驱动器连接。
磁铁在步进电机中产生磁场，并对绕组中的电流产生作用力。
二、步进电机的工作步骤2.1 单相步进电机单相步进电机是最简单的一种步进电机类型。
其工作步骤如下：Step 1: 激励绕组1，使得绕组1中的电流通过，产生一个磁场作用于转子，使转子对齿相互吸引；Step 2: 关闭绕组1，激励绕组2，使得绕组2中的电流通过，改变磁场的方向，转子向前进一步；Step 3: 重复以上步骤，不断改变绕组的激励，使转子一步步旋转。
2.2 双相步进电机双相步进电机相对于单相步进电机而言，在工作步骤上更复杂一些。
其工作步骤如下：Step 1: 激励绕组A，使得绕组A中的电流通过，产生一个磁场作用于转子，使转子对齿相互吸引；Step 2: 关闭绕组A，激励绕组B，使得绕组B中的电流通过，改变磁场的方向，转子向前进一步；Step 3: 同时激励绕组A和绕组B，使得两个绕组中的电流通过，产生一个磁场，转子继续向前进一步；Step 4: 关闭绕组B，继续激励绕组A，使得绕组A中的电流通过，改变磁场的方向，转子继续向前进一步；Step 5: 重复以上步骤，依次改变绕组的激励，使转子一步步旋转。
三、步进电机的驱动方法3.1 单相驱动单相驱动是最简单的步进电机驱动方法，它只需要通过控制绕组的电流来实现转子的转动。
步进电机的原理
步进电机的原理
步进电机是一种通过电信号控制转子按一定步长运动的电机。
其工作原理是将电信号转化为磁场，进而驱动转子。
步进电机通常由定子和转子组成。
定子含有若干绕组，每个绕组在电流作用下产生磁场。
转子上有多对永磁体，其磁极数目与定子绕组数目相一致。
当给定子绕组通电时，会在定子上产生磁场，这个磁场会吸引转子上的永磁体，使转子翻转一定的角度。
通过改变定子绕组通电的顺序和时间，可以控制转子按一定步长顺时针或逆时针旋转。
步进电机一般由驱动器和控制器配合使用。
驱动器将控制器发送的电信号转换为合适的电流和电压，以驱动步进电机。
控制器根据需要设定转子运动的步长和方向，并发出相应的电信号给驱动器。
步进电机具有精准定位、运动平稳等特点，适用于需要精确控制位置和转速的设备。
它被广泛应用于打印机、数控设备、机器人、电子仪器等领域。
步进电机的工作原理是什么-步进电机如何按照结构进行分类-
步进电机的工作原理是什么?步进电机如何按照结构进行分类?一、步进电机工作原理步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。
以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。
在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。
如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步(1.8度)。
同理，如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步( 1.8度)。
当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。
对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。
两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。
双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。
单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。
驱动电路设计上只需要四个电子开关。
在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。
二、步进电机如何按结构分类步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。
每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。
因此，步进电动机又称脉冲电动机。
步进电机从其结构形式上可分为反应式步进电机(VariableReluctance，VR)、永磁式步进电机PermanentMagnet,PM)、混合式步进电机(HybridStepping,HS)、单相步进电机、平面步进电机等多种类型,在我国所采用的步进电机中以反应式步进电机为主。
步进电机的运行性能与控制方式有密切的关系,步进电机控制系统从其控制方式来看,可以分为三类：开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理
步进电机是一种特殊的电机，它是一种将电脉冲信号转换为机械运动的电机。
步进电机的工作原理主要是通过电磁原理和磁力学原理来实现的。
在步进电机中，电流通过电磁线圈产生磁场，从而使得电机转子产生转动。
接下来，我将详细介绍步进电机的工作原理。
首先，步进电机的核心部件是定子和转子。
定子是由多个电磁线圈组成的，而转子是由磁性材料制成的。
当电流通过定子的电磁线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的磁性材料相互作用，从而使得转子产生转动。
其次，步进电机的工作原理是基于磁力学原理的。
当电流通过定子的电磁线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的磁性材料相互作用，从而使得转子产生转动。
这种转动是通过不断地改变电磁线圈的通电顺序来实现的，每次改变电磁线圈的通电顺序，都会使得转子产生一个固定的步进角度的转动。
最后，步进电机的工作原理是基于电磁原理的。
当电流通过电磁线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的磁性材料相互作用，从而使得转子产生转动。
这种转动是通过不断地改变电磁线圈的通电顺序来实现的，每次改变电磁线圈的通电顺序，都会使得转子产生一个固定的步进角度的转动。
综上所述，步进电机的工作原理是基于电磁原理和磁力学原理的。
通过不断地改变电磁线圈的通电顺序，可以实现步进电机的精确控制，从而实现精确的机械运动。
步进电机在各种自动控制系统中有着广泛的应用，如数控机床、印刷机械、纺织机械等领域。
希望本文对步进电机的工作原理有所帮助。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理步进电机是一种常见的电动机，广泛应用于各种机械和自动化设备中。
它以其精准的控制和高度可靠性而受到青睐。
本文将介绍步进电机的基本原理和工作方式。
1. 基本工作原理步进电机是一种将电能转换为机械能的设备，通过电磁原理实现驱动。
其基本构造包括定子与转子。
定子通常由两种或多种电磁线圈组成，这些线圈按照特定的顺序被激活。
转子则是由一组磁体组成，以使定子磁电流激活时能产生磁通。
2. 单相步进电机单相步进电机也称为单相混合式步进电机。
它具有两个电磁线圈，相位差为90度。
当线圈被激活时，会产生磁场。
根据磁场的相互作用，电机转子就可以旋转到一个新的位置。
单相步进电机的工作原理是通过改变线圈通电的顺序来控制运动。
3. 双相步进电机双相步进电机是一种更为常见的类型，它具有四个电磁线圈，相位差为90度。
每个线圈都可以单独激活，控制电机的运动。
在双相步进电机中，每次只有两个线圈被激活，以产生磁场。
通过交替激活不同的线圈，可以实现电机的旋转。
双相步进电机具有较高的转矩和精确的位置控制能力。
4. 步进电机的特点步进电机具有以下几个特点：4.1 准确定位：通过激活特定的线圈顺序，步进电机可以以特定的角度准确旋转，从而实现准确定位。
4.2 高度可编程：步进电机通过控制电流和脉冲的频率来控制转动速度和转动方向。
4.3 高度精密：由于线圈的激活顺序可以精确控制，步进电机可以实现非常精确的运动。
4.4 无需反馈系统：相比其他类型的电机，步进电机无需附加的位置反馈系统即可实现精确控制。
5. 应用领域由于其精准的控制和高度可靠性，步进电机在许多领域得到广泛应用，包括：5.1 3D打印机：步进电机用于控制打印头在XYZ轴上的位置，从而实现精确的打印。
5.2 CNC机床：步进电机用于控制刀具的位置和转动角度，从而实现自动化的数控加工。
5.3 机器人：步进电机用于控制机器人的运动，包括旋转和定位。
5.4 线性驱动器：步进电机也可以应用于线性驱动器，实现对物体位置的精确控制。
步进电机工作原理
步进电机工作原理步进电机的工作就是步进转动，其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移或是直线位移，就是给一个脉冲信号，电动机转动一个角度或是前进一步。
步进电机的角位移量与脉冲数成正比，它的转速与脉冲频率(f)成正比，如两相步进电机设定为半步的情况下(电机转一圈400个脉冲)： n=60f/200(转/分)反应式步进电机的概念：反应式步进电机的定子铁心由硅钢片叠成，定子上有几对磁极(相数不同，磁极对也不同。
如四相电机有四对八个磁极)，每个磁极上又有许多小齿。
定子绕组绕在径向相对的两个磁极上的一套绕组为一相。
转子也是由叠片铁心构成，沿圆周也有许多小齿，转子上没有绕组。
反应式步进电机的工作原理是利用凸极转子横轴磁阻与直轴磁阻之差所引起的反应力矩而转动。
实际应用中对步进电机的要求：1、步进电机在电脉冲的控制下能迅速起动、正反转、停转及在很宽的范围内进行转速调节；2、加工精度高，即要求一个脉冲对应的位移量小，并要准确、均匀。
这就要求步进电机步距小，步距精度高，不得丢步或是过冲；3、动作快速。
即不仅起动、停步、反转快，并能连续高速运转以提高劳动生产率；4、输出转矩大，可直接带动负载。
步进电机的基本特点：1、步进电动机工作时每相绕组不是恒定地通电，而是按一定的规律轮流通电。
2、每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为步距角。
3、步进电机可以按特定指令进行角度控制，也可以进行速度控制。
角度控制时，每输入一个脉冲，定子绕组就换接一次，输出轴就转过一个角度，其步数与脉冲数一致，输出轴转动的角位移量与输入脉冲成正比。
速度控制时，步进电机绕组中送入的是连续脉冲，各相绕组不断地轮流通电，步进电机连续动转，它的转速与脉冲频率成正比。
改变通电顺序，即改变定子磁场旋转方向，就可以控制电机正转或是反转。
4、步进电机具有自锁能力。
当控制脉冲停止输入，而让最后一个脉冲控制的绕组继续通直流电时，则电机可以保持在固定的位置上，即停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上，这样，步进电机可以实现停车时转子定位。
简述步进电机的工作原理
简述步进电机的工作原理步进电机是一种特殊的电动机，其运动是由控制信号驱动的，每次控制信号的到来会使电机向前或向后转动一定的角度。
步进电机的工作原理是通过电磁场的变化来实现转动。
本文将从步进电机的结构、原理、分类及应用等方面进行详细阐述。
一、步进电机的结构步进电机由转子和定子两部分组成。
转子是由一组磁极组成，通常有两种类型：永磁转子和电磁转子。
定子是由一组线圈组成，线圈的数目和磁极数目相等。
当通电时，定子线圈中会产生磁场，与磁极相互作用，从而使转子转动。
二、步进电机的原理步进电机的原理是利用电磁场的变化来实现转动。
当定子线圈通电时，会产生磁场，磁场会与转子的磁极相互作用，从而使转子转动。
通常情况下，步进电机是通过控制信号来控制定子线圈的通断，从而实现电机的转动。
控制信号的波形可以是脉冲信号、方波信号等。
三、步进电机的分类步进电机根据其结构和工作原理的不同，可以分为以下几种类型： 1、永磁式步进电机永磁式步进电机的转子由永磁体组成，定子由线圈组成。
当定子线圈通电时，会产生磁场，与永磁体相互作用，从而使转子转动。
永磁式步进电机具有结构简单、工作可靠、转矩大等优点。
2、单相步进电机单相步进电机是一种简单的步进电机，由一组线圈和一个铁芯组成。
当线圈通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。
单相步进电机的结构简单，但转矩较小，通常用于一些低功率的应用。
3、双相步进电机双相步进电机是一种常用的步进电机，由两组线圈和一个铁芯组成。
当两组线圈交替通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。
双相步进电机具有转矩大、精度高等优点，广泛应用于一些自动化设备中。
4、混合式步进电机混合式步进电机是一种综合了永磁式和电磁式步进电机的特点的电机。
其转子由永磁体和电磁线圈组成，具有转矩大、精度高等优点，广泛应用于一些高精度的自动化设备中。
四、步进电机的应用步进电机具有结构简单、精度高、转矩大等优点，广泛应用于一些自动化设备中。
什么是步进电机？
什么是步进电机？一、步进电机的基本原理步进电机是一种能够精确控制位置和运动的电机，它的工作原理和普通的直流电机有所不同。
普通的直流电机通过通电使得电流在绕组中流动，形成电磁力以产生转矩，从而驱动电机旋转。
而步进电机则是通过不断改变绕组中的电流方向，从而产生磁场的位置变化，实现精确的步进运动和位置控制。
步进电机中最关键的两部分是定子和转子。
定子是一个由绕组组成的磁铁，通常为两极或四极的磁石，而转子则是由磁铁组成的一个或多个磁极，通常为一圆柱形的部件。
二、步进电机的工作模式步进电机有两种常见的工作模式，即全步进和半步进。
1. 全步进模式：在全步进模式下，步进电机会按照固定的角度（通常为1.8°或0.9°）一步一步地转动。
这种模式下，电机的每个脉冲信号都会让电机转动一小步，从而实现位置的精确调整和控制。
2. 半步进模式：在半步进模式下，步进电机可以实现更精确的位置调整，每个脉冲信号可以让电机转动半个步距（通常为0.9°或0.45°）。
通过在全步进模式下的每个步距之间插入一个半步距，电机可以实现更加平滑和精确的运动。
三、步进电机的特点和应用场景步进电机具有以下几个特点，使得它在很多场景下得到广泛应用：1. 高精度：步进电机可以控制位置和转向，精度通常在几个角度或更小。
这使得它在需要精确定位和控制的场景下得到广泛应用，如机器人、三维打印机等。
2. 高效能：步进电机在工作过程中没有摩擦和机械损耗，因此效率较高。
它可以在低速和高负载条件下工作，而且能提供一定的持续转矩。
3. 简单控制：步进电机的控制电路相对较为简单，只需一个控制器和几个驱动器即可实现精确的位置和速度调整。
4. 广泛应用：步进电机广泛应用于各个领域，如电子设备、汽车制造、医疗设备等。
特别是在需要实现精确运动控制的场景下，步进电机更是不可或缺的一种电机。
综上所述，步进电机是一种能够精确控制位置和运动的电机，它通过改变绕组中的电流方向来实现位置的精确调整和控制。
步进电机工作原理及实现
步进电机工作原理及实现步进电机是一种基于数字信号控制的电机，其优点是精确性高、稳定性好、反应速度快、精度高等，在各种电子设备、工业自动化生产线等领域得到广泛应用。
本文将介绍步进电机的工作原理及实现方法。
一、工作原理步进电机是将数字信号转化为机械运动的电机，其工作原理是利用永磁体磁极和电磁体之间的相互作用力实现转动。
永磁体磁极作为转子，电磁体作为定子，电流通过定子线圈时产生磁场，使磁极旋转。
由于永磁体上的磁极和定子线圈之间的相互作用力，可以在定子线圈上加上电流来控制永磁体的旋转角度和速度。
实际上，步进电机工作原理可归纳为两种类型：一种是单相驱动，另一种是双相驱动。
单相驱动是通过两相线圈相互作用实现电机旋转，而双相驱动是两组线圈交替工作以实现电机转向。
二、实现方法步进电机基本上由步进电机控制器、运动控制系统和驱动器组成。
其中，步进电机控制器负责发出电信号，指示步进电机在何时如何转动。
驱动器则将电信号转成电流信号，提供足够强度的电流使步进电机运转。
步进电机控制器可分为两种：基于程序控制的、基于手动控制的。
基于程序控制的步进电机控制器使用软件编程语言，例如C语言、Java语言、Python语言等，可控制步进电机的准确位置、速度、加减速度和方向等等。
而基于手动控制的步进电机控制器通常是用旋转式开关或者按钮控制电机运行，控制程序相比较需更加麻烦，但是控制完成后通常可以不用再次调整。
在实现步进电机工作过程中，关键的一点是需要确定操作步骤的顺序及其所对应控制信号。
实现步进电机的3步过程如下：第一步：控制驱动器将电流脉冲传至电机控制器，控制器发出相应改变线圈电流方向的信号。
第二步：驱动电流流过线圈，形成磁场，改变磁极方向，推动转子转动一定角度。
第三步：将此过程重复，形成连续的步进电机运动。
最后，实现步进电机运行还需要注意以下几点：一是步进电机控制器通常都是基于矢量运算而设计的，所以控制器在处理步进电机的控制信号时会有一定的延迟；二是驱动器输出的电流越大，电机的扭矩越大，控制电流需小心控制，否则电机可能会损坏；三是步进电机能够保持持续相对稳定的速度，因此能够承受比起直流电机耐久度更长。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械位移或角度旋转的电机。
它的工作原理基于电磁学和电子学原理，通过控制电流方向和大小来驱动电机转动。
步进电机通常由电机本体、编码器、驱动器和控制器组成。
其中电机本体由定子和转子构成。
定子上有若干个分布均匀的定子绕组，而转子上有若干个磁极。
定子绕组通过电流控制，产生旋转磁场，而转子上的磁极则受到磁场的作用而旋转。
1.磁场原理：转子上的磁极通常由永磁体制成。
当定子绕组产生的旋转磁场与转子上的磁极相互作用时，会产生一个磁转矩，使得转子受到力的作用而旋转。
磁转矩的大小取决于定子绕组电流的大小和转子上的磁极数目。
2.电流控制：步进电机通过控制驱动器提供的电流方向和大小，来控制电机的旋转运动。
一般来说，步进电机有两种驱动方式：双向驱动和单向驱动。
在双向驱动中，电流通过不同的绕组，可以使电机转动到正转方向或逆转方向；而在单向驱动中，电流只通过一个绕组，电机只能以一个方向旋转。
在使用步进电机进行控制时，通常通过给定输入信号的脉冲数目和频率，来控制驱动器产生相应的电流脉冲。
这些电流脉冲使得电机按照相应的步距绕组进行运动，从而实现所需的机械位移或角度旋转。
3.驱动方式：全步进驱动中，电流通过一个绕组，使得电机以一个固定的步距旋转。
全步进驱动可以使得电机转动更加平稳，但在高速运转时，会出现震动和共振的问题。
半步进驱动通过改变电流的大小，使电机旋转的步距变为原步距的一半。
半步进驱动对于控制电机的准确度更高，能够实现更细微的机械位移或角度旋转。
但半步进驱动也会增加电路的复杂性与实现的难度。
总结来说，步进电机通过控制电流的方向和大小，利用电磁学原理实现对机械装置的运动控制。
它的工作原理基于磁场原理、电流控制和驱动方式，并通过编码器、驱动器和控制器等组件实现实际的应用。
步进电机的工作原理
1. 步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。
只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。
图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
图1 四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。
依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c 所示：a. 单四拍b. 双四拍c八拍51单片机驱动步进电机的方法。
驱动电压12V，步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。
采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。
ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。
1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
步进电机的工作原理ppt课件
360 ZrN
如：Zr=40 ,
N:一个周期的运行拍数,即通电
状态循环一周需要改变的次数
Zr：转子齿数
N=3 时
S
360 3 403
1 单拍制
拍数：N=km
m:相数
k= 2 双拍制
转速
每输入一个脉冲，电机转过
S
360 ZrN
即转过整个圆周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）转
因此每分钟转过的圆周数，即转速为
步进电动机结构
步进电机主要由两部分构成：定子
和转子。它们均由磁性材料构成
。定、转子铁心由软磁材料或硅
钢片叠成凸极结构，定、转子磁
极上均有小齿，定、转子的齿数
相等。其中定子有六个磁极,定子
定子磁极上套有星形连接的三相
控制绕组，每两个相对的磁极为
一相，组成一相控制绕组,转子上
没有绕组。转子上相邻两齿间的
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
AB通电
BC通电
A
B'
C'
C
B
A'
CA通电
工作方式为三相双三 拍时，每通入一个电 脉冲，转子也是转
30，即 S = 30。
以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。
步距角 步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距 角。
S
步进电机的种类：
通常按励磁方式分为三大类： 1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应 用最广。 2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿， 步距角较大，力矩较大。 3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁 式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。
简述步进电机的工作原理
简述步进电机的工作原理步进电机是一种电动机，其工作原理是基于磁场的力和作用力之间的交互作用。
它是一种数字型电机，可以精确地控制运动，工作时不需要传统电机的电刷。
步进电机通常用于精密定位、速度控制和线性定位等应用场合，下面将具体讲解步进电机的工作原理。
1.电磁激励步进电机的转子是由一组磁性材料制成，称为极，极在周围有一个固定的定子，其中包含两个或更多的线圈。
当电流通过线圈时，电磁场将制造出一个旋转磁场，该旋转磁场与极的磁场相互作用，从而使转子可以以相对稳定的方式旋转。
2.磁场交替步进电机是一种精密的定位装置，因为它的磁场可以被分成多个极组。
这就使得转子可以以精确的角度旋转。
这种分段旋转也使得这种电机非常适合于控制，因为每个段都可以被视为独立的步骤。
3.递归式运动步进电机会继续沿着它的磁场方向转动，直到磁场的相位改变。
这时候，电流会通过相邻的线圈，使得磁场旋转到下一个相位。
这个过程是递归的，电流会持续地在不同的线圈之间转换，从而使得转子可以继续旋转。
4.向前和向后步进电机具有向前和向后转动的能力。
在向前转动时，电流的顺序会从一端点到另一端点变化，这样就能让磁场以递归的方式产生旋转动作。
反而，在向后转动时，电流的顺序会从另一端点回到原来的端点。
这样，步进电机就能够反向旋转。
总之，步进电机的工作原理是通过电磁激励、磁场交替、递归式运动和向前和向后转动的能力来实现的。
因为步进电机具有极高的控制精度和分步旋转的能力，因此它广泛应用于诸如电子、机器人和印刷机等领域。
步进电机原理简述
步进电机原理简述步进电机是一种常用的电动机，它的工作原理是通过电流的变化来驱动电机转动。
步进电机由转子和定子两部分组成，其中转子通常是由磁铁制成，而定子则通常是由线圈制成。
步进电机的原理可以简单地概括为：通过改变定子线圈中的电流方向和大小，来控制转子的位置和角度。
具体来说，当定子线圈通电时，会产生磁场。
这个磁场会与转子磁铁相互作用，使得转子受到力的作用而转动。
通过改变定子线圈中电流的方向和大小，可以改变磁场的方向和强度，从而控制转子的位置和角度。
步进电机的控制方式有两种：全步进和半步进。
全步进是指每次改变定子线圈中的电流方向和大小，转子就转动一个固定的角度。
而半步进是指每次改变定子线圈中的电流方向和大小，转子就转动半个固定的角度。
全步进和半步进的控制方式可以根据实际需求来选择，全步进适用于需要精确控制转子位置和角度的场景，而半步进则适用于需要更细腻的控制的场景。
步进电机的优点是可以精确控制转子的位置和角度，具有较高的控制精度。
同时，步进电机的工作原理相对简单，结构紧凑，体积小，重量轻，适用于各种场合。
此外，步进电机还具有低成本、高效率、可靠性高等优点。
然而，步进电机也存在一些缺点。
首先，步进电机在高速运转时容易产生振动和噪音。
其次，步进电机的转矩输出与转速成反比，因此在高速运行时，其转矩较小。
此外，步进电机的控制方式相对复杂，需要外部电路和控制器的支持。
总结起来，步进电机是一种通过改变定子线圈中的电流方向和大小来控制转子位置和角度的电动机。
它具有精确控制、结构紧凑、体积小、重量轻、成本低、效率高等优点，广泛应用于各种场合。
然而，步进电机在高速运行时容易产生振动和噪音，转矩输出与转速成反比，控制方式相对复杂等缺点也需要注意。
步进电机原理
步进电机原理
步进电机是一种将电能转化为机械能的电动机器。
其工作原理是通过交替通断电流来控制电机的转动，使电机按一定的步长顺序运动。
步进电机的主要原理是利用电磁现象产生的磁力作用于电机的转子，使其转动。
步进电机通常由一个固定的定子和一个可旋转的转子构成。
定子上安装有若干个电磁线圈，称为相。
每个相上通过电流时，会产生一个磁场，磁场的方向根据电流的方向来确定。
在工作时，电机的相依次通电，使得磁场相继产生。
这些磁场的方向和强度会根据通电顺序和电流大小而有所变化。
转子中的永磁体会受到这些磁场的作用，产生相应的力矩，使转子转动。
为了控制电机的转动，通常采用分步驱动的方式。
在每一步中，只向电机的一个相通电，其他相不通电。
通过不断切换通电的相，可以实现电机的连续旋转。
这种控制方法称为全步控制。
此外，还可以通过向电机的相施加不同的电流大小和方向来实现半步控制或微步控制，以实现更精确的运动。
步进电机具有定位精度高、响应速度快、结构简单等优点，在许多领域得到广泛应用。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。
仅仅处于一种盲目的仿制阶段。
这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。
签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。
叙述其基本工作原理。
望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。
下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A’与齿5相对齐，（A’就是A，齿5就是齿1）2、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。
如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
步进电机的工作原理及其原理图
步进电机的工作原理及其原理图步进电机是一种将电能转化为机械能的装置，其工作原理是通过不断地切换电流方向来使电机转动。
它由定子、转子和传感器组成。
定子上有若干个电磁绕组，每个绕组都被称为一个相位，每个相位上的电流都有一个方向和强度。
转子上有由永磁材料制成的磁性极对。
根据定子上的电流方向和强度，以及转子上的磁性极对的位置，步进电机可以实现精确地控制角度和速度。
1.电源：步进电机需要一个电源来提供电流。
电源通常是直流电源，可以根据步进电机的工作要求选择合适的电压和电流。
2.驱动芯片：驱动芯片是步进电机的关键组成部分，它通过控制电流的大小和方向来驱动电机。
驱动芯片通常与微控制器或其他控制设备连接，接收来自控制设备的信号，并将其转换为合适的电流信号来驱动电机。
3.电磁绕组：步进电机的定子上有若干个电磁绕组，每个绕组都与一个相位相关联。
电磁绕组可以根据需要连接或断开，控制电流的方向和强度，从而驱动电机转动。
4.传感器：步进电机通常配备传感器来监测电机的位置。
传感器可以是霍尔传感器、光电传感器或编码器等。
传感器检测到电机的位置后，将信号发送给驱动芯片，驱动芯片根据信号调整电流的大小和方向，从而实现对电机转动的精确控制。
1.信号输入：通过控制芯片，向电机传递控制信号。
控制信号可以是脉冲信号或直流信号，具体根据电机及应用的要求确定。
2.电流的变化：根据控制信号，驱动芯片控制电流的大小和方向。
电流的变化是通过开关电磁绕组来实现的，当电流从一个绕组流过时，它会产生一个磁场，与转子上的磁性极对相互作用，从而驱动转子转动。
3.转子的运动：由于电流的变化，转子受到磁场的作用而转动。
具体来说，当磁场和磁性极对彼此吸引时，转子会旋转到一个新的位置，这就是步进电机的一步。
4.信号反馈：传感器监测电机的位置，并将信号反馈给驱动芯片，驱动芯片根据反馈信号调整电流的大小和方向。
这样，步进电机就可以根据控制信号和反馈信号来实现精确的转动。
步进电机组成及工作原理
步进电机组成及工作原理一、步进电机的组成步进电机是一种组合式电机，它由转子、定子、感应器和控制器等几个部分组成。
1. 转子步进电机的转子通常由一些磁性材料制成，如镍、铁、钴、钢等。
转子的形状通常为圆盘形，中央有一个或多个隆起的齿形结构。
2. 定子步进电机的定子通常也由磁性材料制成，有时会添加一些绝缘材料。
定子的形状通常为环形，有一个或多个钳制定子的爪子。
定子的内部有一些线圈，并联或串联，它们与控制器相连。
3. 感应器步进电机的感应器通常是一些磁性部件，如霍尔元件、磁敏电阻等。
它们的作用是检测转子位置，向控制器反馈转子位置信息。
4. 控制器步进电机的控制器通常是一个设备，它能产生特定的电流/电压波形，驱动步进电机转动。
控制器通常由处理器、驱动电路、信号输入输出接口等几个部分组成。
二、步进电机的工作原理步进电机的工作原理是利用交替磁场和磁学相互作用产生转矩，推动转子转动。
步进电机的驱动方式有两种：全步进驱动和半步进驱动。
1.全步进驱动全步进驱动又称全步进模式，是最常用的步进电机驱动方式。
在全步进模式下，控制器将电流以一定周期分为多个步骤，每一步骤控制电流的大小和方向，产生一定的磁场，推动转子转动。
具体而言，当控制器中的电流向步进电机内部线圈流动时，就会产生一个磁场。
如果电流反向，就会产生另一个磁场。
这两种磁场会相互作用，生成一个转矩，推动转子转动。
在全步进模式下，每一步转动角度是固定的（通常为1.8度或0.9度），因此转子转动也是连续的，不会出现跳动现象。
2.半步进驱动半步进驱动是在全步进模式基础上改进得到的，也称为半步进模式。
在半步进模式下，控制器将电流分为两个步骤，第一步只控制一个电流线圈，第二步则控制两个电流线圈。
这样一来，转子转动角度就可以设置为1.8度的一半（即0.9度）。
半步进驱动可以提高步进电机的分辨率，使得步进电机更加精确。
但同时也会使得驱动电路更加复杂，成本更高。
步进电机是一种精密的电动机，具有结构简单、定位精度高等优点。
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c：三相六拍 通电顺序为 或反之， A→AB→B→BC→C→CA→A
A→AC→C→CB→B→BA 它比三相三拍控制方式步距角小一半，因而 精度更高，且转换过程中始终保证有一个绕组通 电，工作稳定，因此这种方式被大量采用。
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第三节 伺服系统位置控制
驱动机构
数 控 装 置
驱动线路 环 形 分 配 器
开环控制系统
功 率 放 大 器
步进电机或电 液脉冲马达
传 动 机 构
机
床
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步进电机又称脉冲电机，它是一种将数字脉冲 信号转换成为具有一角位移或线位移即转变为一种 模拟信号的电磁装置，步进电机是开环驱动机构中 的一个关键元件。常见的步进电机有反应式步进电 机与混合式步进电机两种。 1、步进电机的特点 （1）步进电机输出的角位移或线位移与输入脉冲 数成正比。即每输入一个脉冲，经分配装置使电机 转子相应转动一步，且在时间上与输入脉冲同步。 （2）转速与脉冲频率成正比。 （3）能快速地起动，制动和反转。
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若开始是A 相通电，B相、 C相断电，由 于定子磁场吸 引转子，使转 子齿与定子A 相磁极上的齿 对齐，由于电 机的结构使三 相磁极的在周 向相互错开 1/3齿距，
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随后B相 通电， A相、 C相断电， 于是定子磁 场吸引转子 回转1/3齿 距，
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工作台 齿轮箱
步进电机 指令脉冲
驱动控制 线路
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闭环伺服系统简图
指令
伺服驱动装置
位置控制模 块 速度控制单 元
工作台
位置检测
速度环 速度检测
伺服电 机
位置环
测量反馈
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半闭环伺服系统简图
指令 + 位 置 比
较
速度控 制
工作台
—
速度反馈
伺服电 机
位置反馈
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5、开环控制步进式伺服系统的工作原理
1. 工作台位移量的控制 数控装置发出N个脉冲，经驱动线路放大后， 使步进电机定子绕组通电状态变化N次，如果一个 脉冲使步进电机转过的角度为 α，则步进电机转 过的角位移量 Φ＝Nα，再经减速齿轮、丝杠、螺 母之后转变为工作台的位移量L，即进给脉冲数决 定了工作台的直线位移量L。
相邻两次通电相数不同，K＝2。
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3、步进电机的主要特征 （1）最大静转矩Tmax （2）启动频率 （3）连续运行频率 （4）矩频特性 （5）静态步矩误差 空载时，以单脉冲输入，步进电 机的实际步矩角与理论步矩角之差，称为静态步矩误 差，以分表示。
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静态矩角特性
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（4）转子的转动惯量小，起动，停止时间短。 （5）无积累误差，所以定位精度高。
右图为三相反 应式步进电机 结构图；
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2、步进电机的工作原理
ห้องสมุดไป่ตู้
1）工作原理： 步进电机的工作原理是按电磁吸引的原理工作的。 错齿是其工作的关键，是推动其工作的根本原因。 反应式三相步进电机为例加以说明。定子上有六 个磁极，每个磁极上绕有励磁绕组，每相对的两个磁 极组成一相，分成A、B、C三相。转子无绕组，它是由 带齿的铁心做成的。步进电机是按电磁吸引的原理进 行工作的。当定子绕组按顺序轮流通电时，A、B、C三 对磁极就依次产生磁场，并每次对转子的某一对齿产 生电磁引力，将其吸引过来，而使转子一步步转动。
责任编辑： 撰稿教师： 主编： 电子编辑： 制作：…………（以姓氏为序）
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数控技术基础
主讲教师：马有良
联系邮箱： mayouliang@
西南科技大学品牌课程 第五章
第一节 第二节 第三节
伺服系统
概述 伺服系统速度控制 伺服系统位置控制
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第一节 概述
伺服系统是以机械位置或角度作为控制对象的自动控 制系统。伺服系统是连接数控系统与数控设备的枢纽，它 的性能是影响数控设备精度、稳定性、可靠性、加工效率 以及价格等方面的重要因素。 1、伺服系统的特点和要求 特点: （1）伺服系统的运动来源与偏差信号 （2）伺服系统具有负反馈回路 （3）伺服运动始终处于过渡过程状态 （4）伺服系统具有力(转矩)的放大作用
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功率放大器
U L
输入
前置放大
单电压驱动电路原理图
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U1＋80V 前置放大 单稳 延时
V1
U2 ＋12V
t1 t2
前置放大
输入
L
V2
高低压驱动电路原理图
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U1
整形 控制门 高压前置放大
V1 L
U2
VD1
低压前置放大 V2
输入 Re
恒流斩波驱动电路原理图
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数控机床对伺服系统的要求： (1)位置精度高 (2)调速范围宽 (3)快速响应 (4)稳定性好 (5)低速大转矩 2、伺服系统的组成 常用的伺服系统有电气伺服系统和液压伺服系统。 数控伺服系统由伺服电机，驱动系统，速度检测器， 位置检测器以及位置比较电路组成。 驱动系统包括从给定值输入到伺服电机或液动机的 输出，即伺服电机及其驱动部分。
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2. 工作台进给速度的控制 数控装置发出的进给脉冲频率为 f， 经驱动控制 线路，表现为控制步进电机定子绕组的通电、断电 状态的电平信号变化频率，定子绕组通电状态变化 频率决定步进电机的转速，该转速经过减速齿轮及 丝杠、螺母之后，体现为工作台的进给速度 V，即进 给脉冲的频率决定了工作台的进给速度。 3. 工作台运动方向的控制 改变步进电机输入脉冲信号的循环顺序方向， 就可改变定子绕组中电流的通断循环顺序，从而使 步进电机实现正转和反转，相应的工作台进给方向 就被改变。
再使C相 通电，转子 又转过1/3 齿距，依次 通电，步进 电机就会按 通电顺序方 向旋转。
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2）、步进电机的通电方式：
a：三相单三拍 通电顺序为A→B→C→A→B→C 由于每次只有一相绕组通电，在切换瞬间将失 去自锁转矩，容易失步，易在平衡位置附近产生振 荡，稳定性不佳，故实际应用中不采用单三拍工作 方式。
矩频特性
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4、步进电机功率驱动
步进电机驱动线路完成由弱电到强电的转换和 放大，也就是将逻辑电平信号变换成电机绕组所需 的具有一定功率的电流脉冲信号。 驱动控制电路由环形分配器和功率放大器组成。 环形分配器是用于控制步进电机的通电方式的， 其作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲按照一 定的顺序和分配方式加到功率放大器上，控制各相 绕组的通电、断电。 环形分配器功能可由硬件或软件产生。
直流伺服电机的特性： 直流电机的机械特性（静特性） 机械特性是指调速系统 的输出转速和输出转矩之间的关系，它是衡量调速系统在承受 负载时的转速与空载是相比下降的程度的一种指标。
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机械特性方程为：
Ud Rd n T 2 Ce CeCt
2、交流伺服系统速度控制
由于直流电机存在许多缺点：结构复杂、制造困难、 换向器需要维护、电机高速受到限制等。但交流电机， 特别是感应电机没有上述缺点，且转子惯量小，动态特 性好。交流同步电动机的转速与所接的电源频率之间存 在一种严格的关系，可以方便的改变频率获得可变的速 度，和非常硬的机械特性，鼓得到更广泛的应用。
步矩角 、频率 f 、和转速 n 的关系：
n
60 f f 360 6
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步距角和步距误差 步距角和步进电机的相数、通电方式及电机 转子齿数的关系如下： 式中
—步进电机的步距角；
360 ＝ Km Z
m—电机相数；
Z—转子齿数；
K—系数，相邻两次通电相数相同，K＝1；
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第二节 伺服系统速度控制 为了能够调节机床的切削速度和进给量，机床 的主运动、进给运动和辅助运动都需要变速控制。 都要求在变速范围内，速度变化连续可调，且精度 高、稳定性好。速度控制系统是伺服系统中的重要 组成部分，它由速度控制单元、伺服电机、速度检 测装置等构成。 1、直流伺服系统速度控制
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主轴伺服系统一般为速度控制系统，除具有 上述的一般要求外，还应具有以下控制功能： (1) 准停控制 (2) 主轴与进给驱动同步控制 (3) 分度控制 3、伺服系统的分类 按调节理论分类 (1)开环伺服系统 (2)闭环伺服系统 (3)半闭环系统
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开环伺服系统简图
按使用的驱动元件分类 (1)电液伺服系统 (2)电气伺服系统 按使用的伺服电机分类 (1)直流伺服系统 (2)交流伺服系统 按进给驱动和主轴驱动分类 (1)进给伺服系统 (2)主轴伺服系统 按位置控制方式分类 (1)脉冲，数字比较伺服系统 (3)幅值比较伺服系统
(2)相位比较伺服系统 (4)全数字伺服系统