步进电机控制入门讲解.
步进电机控制方法及编程实例
步进电机控制方法及编程实例
步进电机在现代自动化控制系统中广泛应用，其精准的位置控制和相对简单的驱动方式使其成为许多工业和家用设备中的理想选择。
本文将介绍步进电机的控制方法及编程实例，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
步进电机的基本原理
步进电机是一种将电能转换为机械能的电机，其运行原理基于磁场相互作用。
步进电机内部包含多个电磁线圈，根据电流方向和大小的不同来控制转子的运动。
通过逐个激活线圈，可以实现步进电机的准确位置控制，使其能够按照指定的步长旋转。
步进电机的控制方法
1.单相激励控制：最简单的步进电机控制方式之一。
通过依次激活每一相的线圈，
使电机按照固定步长旋转。
这种方法控制简单，但稳定性较差。
2.双相正交控制：采用两相电流的正交控制方式，提高了步进电机的稳定性和精
度。
可以实现正向和反向旋转，常用于对位置要求较高的应用场景。
3.微步进控制：将步进电机每个步进细分为多个微步进，以提高控制精度和减小振
动。
虽然增加了控制复杂度，但可以获得更平滑的运动和更高的分辨率。
步进电机的编程实例
下面以Python语言为例，演示如何通过控制步进电机的相序来实现简单的旋转控制。
通过以上代码，可以实现对步进电机的简单控制，按照设定的相序进行旋转，实现基本的位置控制功能。
结语
步进电机是一种常用的精准位置控制设备，掌握其控制方法和编程技巧对于工程师和爱好者来说都是有益的。
希望本文介绍的步进电机控制方法及编程实例能够帮助读者更好地理解和应用这一技术。
s7-200步进电机控制s-200步进电机控制s7-200步进电机控制s7-200步进电机控制
PTOx_RUN子程序（运行轮廓）
• PTOx_RUN子程序（运行轮廓）命 令PLC执行存储于配置／轮廓表的 特定轮廓中的运动操作。开启EN位 会启用此子程序。在懲瓿蓲位发出 子程序执行已经完成的信号前，请 确定EN位保持开启。
• 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、 永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相 式步进电机等。
• 电机固有步距角：
• 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所 转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值 。
• 如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表 示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°）， 这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它 不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的 步距角和驱动器有关。
• Error（错误）参数包含本子程序的结果。 如果PTO向导的HSC计数器功能已启用， C_Pos参数包含用脉冲数目表示的模块； 否则此数值始终为零。
编程
运行。 • 脉宽时间 = 0 占空比为0%：输出关闭。 • 周期 < 2个时间单位 周期的默认值为两个时间单
位。
• PTO操作
• PTO为指定的脉冲数和指定的周期提供方 波（50%占空比）输出。PTO可提供单脉冲 串或多脉冲串（使用脉冲轮廓）。您指定 脉冲数和周期（以微秒或毫秒递增）。
• 周期范围从10微秒至65,535微秒或从2毫秒 至65,535毫秒。
产生一个高速脉冲串或一个脉冲调制波形。 • Q0.0 • Q0.1
• 当Q0.0/Q0.1作为高速输出点使用时，其普 通输出点禁用，反之。
第3章 步进电动机的控制-1
这种反应式步进电动机的步距角较大，不适合一般用途的要求。
4.小步距角步进电动机
图3-1所示为三相反应式步进电动机。设m为相数，z为 转子的齿数则齿距：
tb 360 z
因为每通电一次（即运行一拍），转子就走一步，各 相绕组轮流通电一次，转子就转过一个齿距。故步距角：
b
齿距 拍数 齿距 Km 360 Km z
通电方式: 从一相通电改换成另一相通电，即通电方式改变一次叫 “一拍”。步进电动机有单相轮流通电、双相轮流通电和单 双相轮流通电的方式。
3.多段反应式步进电机结构及工作原理
前面介绍的单段反应式步进电机是按 径向分相的，此外，还有一种反应式 步进电机是按轴向分相，这种步进电 机又称为多段反应式步进电机。 多段反应式步进电机是沿轴向分成磁 性相对独立的几段，每一段都有一组 励磁绕组，形成一相，因此，三相电 动机有三段，其结构如图3-2所示。 图3-2 三段三相反应式步进电动 机结构原理图
一、步进电动机的种类
1.按运动方式来分：分为旋转运动、直线运动、平面运动（印刷绕组式）和 滚切运动式步进电机。 2.按工作原理来分：分为反应式(磁阻式)、电磁式、永磁式、永磁感应式 （混合式）步进电机。 3.按其工作方式来分：分为功率式和伺服式。前者输出转矩较大，能直接带 动较大的负载；后者输出转矩较小，只能带动较小的负载，对于大负载需通 过液压放大元件来传动。 4.按结构来分：分为单段式（径向式）、多段式（轴向式）、印刷绕组式。 5.按相数来分：分为三相、四相、五相、六相等。 6.按使用频率来分：分为高频步进电机和低频步进电机。 不同类型步进电机其工作原理、驱动装臵也不完全一样，但其工作过程 基本是相同的。
（3-2）
若通电方式和系统的传动比已初步确定，则步距角应满足:
步进电机知识详解，再不怕看不懂步进电机了！
步进电机知识详解，再不怕看不懂步进电机了！步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
作为电力人对步进电机的也不能仅限于认识而已，应该深入了解它的结构、基本原理以及应用，接下来小七将从三个方面带大家全面认识步进电机。
PART1.01什么是步进电机步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置，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。
在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下、使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。
02基本结构和工作原理基本结构：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%。
步进电机及其控制讲义
步进电机及其控制【实验目的】熟悉步进电机的结构和驱动方式掌握用AT89S52来控制步进电机的方法进一步熟悉EDA实验平台【实验器材】EDA实验箱、PC机、DB25-ISP下载线、USB转换线、USB-BLASTER编程器等软件：Quatus II 、Keil uVision2、ISPlay等【实验原理】步进电机(stepping motor)是一种以脉冲控制的转动设备，由于是以脉冲驱动，很适合以数字或微型计算机来控制，做一又把它当成是一种数字设备。
1、步进电机的结构：步进电机与一般电机结构类似，除了托架、外壳之外，就是转子和定子，比较特殊的是其转子与定子上有许多细小的齿，如图1所示。
转子为永久磁铁，线圈绕在定子上。
根据项圈的配置，步进电机可以分为2相、4相、5相等，如图2所示。
比较常用的是2相的步进电机。
其中包括两组具有中间抽头的线圈，A、com1、A为一组，B、com2、B为另一组。
两相5线式步进电机就是将其中的com1和com2连接。
图1：步进电机的基本结构图2：步进电机的种类2、步进电机步进角度的计算顾名思义，步进电机就是一步步走的电机，其转子与定子的齿，决定了其每布的间距。
如图3所示。
图3：步进电机的齿间距若转子上有N 个齿，则其齿间距θ为：N360︒==转子齿间距θ而步进角度δ为：P22θδ=⨯=相数转子齿间距以常用的2相式50齿步进电机为例，θ=360°/50=7.2°δ=7.2°/(2×2)=1.8°3、步进电机的驱动:步进电机的驱动是靠定子线圈激磁后，将邻近转子上相异磁极吸引过来实现的。
因此，线圈排列的顺序，以及激磁信号的顺序就很重要。
以2相式步进电机为例，其驱动信号有1相驱动、2相驱动和1-2相驱动三种。
图4：步进电机的驱动方式：1相驱动、2相驱动和1-2相驱动。
（1）、1相驱动：任何一个时间，只有一组线圈被激磁，其他线圈在休息，因此产生的力矩较小，但这种激磁方式最简单，信号依次为：1000-0100-0010-0001-1000……（正转）0001-0010-0100-1000-0001……（反转）有四种不同的信号呈现周期性的变化。
如何控制步进电机速度(即如何计算脉冲频率)
如何控制步进电机速度（即如何计算脉冲频率）步进电机是一种常用的控制器件，它通过接收脉冲信号来进行精确的位置控制。
控制步进电机的速度就是控制脉冲的频率，也就是发送给电机的脉冲数目和时间的关系。
下面将介绍几种常见的方法来控制步进电机的速度。
1.简单定频控制方法：这种方法通过固定每秒脉冲数（也称为频率）来控制步进电机的速度。
通常，在开发步进电机控制系统时，我们会选择一个合适的频率，然后通过改变脉冲的间隔时间来调整步进电机的速度。
脉冲频率可以通过以下公式计算：频率=目标速度（转/秒）×每转需要的脉冲数。
2.脉冲宽度调制（PWM）控制方法：使用PWM调制技术可以在不改变脉冲频率的情况下改变脉冲的时间宽度，从而控制步进电机的速度。
通过改变每个脉冲的高电平时间和低电平时间的比例，可以实现步进电机的速度控制。
较长的高电平时间会导致步进电机转动较快，而较短的高电平时间会导致步进电机转动较慢。
3.脉冲加速与减速控制方法：步进电机的加速和减速是通过改变脉冲信号的频率和间隔时间来实现的。
在加速时，脉冲的频率逐渐增加，间隔时间逐渐减小，从而使步进电机从静止状态加速到目标速度。
在减速时，脉冲的频率逐渐减小，间隔时间逐渐增加，从而使步进电机从目标速度减速到静止状态。
在实际应用中，可以通过编程控制脉冲信号的频率来控制步进电机的速度。
根据不同的需求，可以选择适合的控制方法来实现步进电机的精准控制。
除了控制脉冲频率，步进电机的速度还受到其他因素的影响，如驱动器的最大输出速度、电机的最大速度等。
因此，在进行步进电机速度控制时，还需要考虑这些因素，并做好相应的调整以确保步进电机的正常运行。
步进电机控制方法
步进电机控制方法步进电机是一种常见的电动执行器，广泛应用于各个领域的控制系统中。
它具有结构简单、控制方便、定位精度高等优点，是现代自动化控制系统中必不可少的重要组成部分。
本文将从基本原理、控制方法、应用案例等方面对步进电机进行详细介绍。
1. 基本原理步进电机是一种通过输入控制信号使电机转动一个固定角度的电机。
其基本原理是借助于电磁原理，通过交替激励电机的不同线圈，使电机以一个固定的步距旋转。
步进电机通常由定子和转子两部分组成，定子上布置有若干个线圈，而转子则包含若干个极对磁体。
2. 控制方法步进电机的控制方法主要包括开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指根据既定的输入信号频率和相位来驱动电机，控制电机旋转到所需位置。
这种方法简单直接，但存在定位误差和系统响应不稳定的问题。
闭环控制则是在开环控制的基础上，增加了位置反馈系统，通过不断校正电机的实际位置来实现更精确的控制。
闭环控制方法相对复杂，但可以提高系统的定位精度和响应速度。
3. 控制算法控制步进电机的常用算法有两种，一种是全步进算法，另一种是半步进算法。
全步进算法是指将电流逐个向电机的不同线圈通入，使其按照固定的步长旋转。
而半步进算法则是将电流逐渐增加或减小，使电机能够以更小的步长进行旋转。
半步进算法相对全步进算法而言，可以实现更高的旋转精度和更平滑的运动。
4. 应用案例步进电机广泛应用于各个领域的控制系统中。
例如，在机械领域中，步进电机被用于驱动数控机床、3D打印机等设备，实现精确的定位和运动控制。
在医疗设备领域，步进电机被应用于手术机器人、影像设备等，为医疗操作提供准确定位和精确运动。
此外，步进电机还广泛应用于家用电器、汽车控制、航空航天等领域。
总结：步进电机作为一种常见的电动执行器，具有结构简单、控制方便、定位精度高等优点，在自动化控制系统中扮演着重要的角色。
通过本文的介绍，我们了解到步进电机的基本原理、控制方法、算法以及应用案例等方面的知识。
步进电机控制系统浅析
步进电机控制系统浅析
步进电机控制系统是一种常见的电机控制系统，常用于工业自动化、印刷设备、医疗设备等领域。
它通过精确控制电机的运动角度和速度，实现精准定位和运动控制。
步进电机具有以下特点：步进角度固定、响应时间短、精度高、输出力矩大、结构简单、使用寿命长等。
步进电机的控制原理是利用电流的正反向切换来控制电机转动的步进角度。
控制系统通常包括驱动电路、控制器和电源三部分。
驱动电路是步进电机控制系统的核心，它将控制信号转换为电机的信号，驱动电机旋转。
常用的驱动电路有两相步进电机驱动、三相步进电机驱动和四相步进电机驱动。
四相步进电机驱动最为常见。
驱动电路通常由晶体管或集成电路构成，可根据具体需求选择不同的驱动方式。
控制器是步进电机控制系统的核心，它接受控制信号，根据需要生成驱动电路所需的信号，并传递给驱动电路，控制电机转动。
控制器可以由单片机、PLC、DSP等实现，单片机最为常用。
控制器根据接收到的控制信号，生成相应的驱动信号和脉冲信号，通过驱动电路控制电机的转动。
电源为步进电机提供工作电压和电流，是步进电机控制系统的重要组成部分。
电源需要根据步进电机的额定电压和电流进行选择，以保证系统正常工作。
电源通常包括直流电源和交流电源两种，根据具体需求选择不同类型的电源。
步进电机控制系统的优点是可以实现高精度、高可靠性的定位控制，适用于需要精确定位和运动控制的领域。
它简单可靠，使用寿命长，成本较低。
但也存在一些缺点，如控制器复杂性较高，对驱动电路要求较高，需要较高的控制精度。
步进电机控制说明
实训名称步进电机控制一、实训目的1.掌握步进电机控制系统的接线、调试、操作二、实训设备序号名称型号与规格数量备注1实训装置THHAJS-1 12实训挂箱B10 13导线3号若干45通讯编程电缆SC-90 1 三菱6实训指导书THHAJS-1 17计算机（带编程软件） 1 自备三、面板图+四、控制要求1.总体控制要求：如面板图所示，利用可编程控制器输出信号控制步进电机运行。
2.按下“SD”启动开关，系统准备运行。
3.打开“MA”手动开关，系统进入手动控制模式，选择电机旋转方向，再按动“SE”单步按钮，步进电机运行一步。
4.关闭“MA”手动开关，系统进入自动控制模式，此时步进电机开始自动运行。
5.分别按动速度选择开关“V1”、“V2”、“V3”，步进电机运行在不同的速度段上。
6.步进电机开始运行时为正转，按动“MF”开关，步进电机反方向运行。
再按动“MZ”开关，步进电机正方向运行。
五、功能指令使用及程序流程图六、端口分配及接线图1.端口分配及功能表 序号 PLC 地址（PLC 端子）电气符号（面板端子） 功能说明1 X00 SD 启动开关2 X01 MA 手动3 X02 V1 速度14 X03 V2 速度25 X04 V3 速度36 X05 MZ 正转7 X06 MF 反转8 X07 SE 单步 9Y00 A A 相 10 Y01 B B 相 11 Y02 C C 相 12 Y03DD 相 13 面板V+ 接电源+24V电源正端 14主机COM 、COM0、COM1、COM2接电源GND电源负端2.PLC 外部接线图七、操作步骤1. 检查实训设备中器材及调试程序。
2.按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实训模块之间的接线，认真检查，确保正确无误。
2.打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用SC-90通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中，下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
步进电机控制入门讲解
步进电机控制入门步进电机入门控制讲解1.步进电机结构-混合式步进电机2.细分控制原理3.H桥驱动方法驱动 L6205为例4.矢量控制5.加减速度控制6.衰减模式细分控制原理1.在一步中，二个线圈给不同的电流形成的合力的夹角，就形成了步进电机转子转动的角度，来达到细分的目的。
2.如果单纯给脉冲一个脉冲只能走一步，然后停下来，在一个新的平衡位置。
3.不断的给这二个线圈加以相位90度的正弦波，步进电机就开始转动起来了。
（以二相4拍混合式步进电机为例，三相相差120度）二相四拍步进电机驱动波形步进电机控制入门步进电机控制入门4相8拍驱动波形步进电机控制入门步进电机控制入门1.L6205+L6506 才能恒流驱动2.恒流驱动的好处就是慢速的时候基本不受电机电感的影响，使得微步距比较均匀。
3.当然为了降低成本直接采用H桥也是可行的。
4.下面就以L6205为例 SPWM控制5.右图正弦波就代表 PWM占空比的多少6.占空比为100 和0%时为最大力矩 50%电流为0 SIN-SIN =》SIN 原理高电平减去低电平时导通的电流就是此时的电流。
然后将这个占空比依次调整为按正弦变化。
7.L6205已经包含1US死区，如果是其它MOS需要插入死区以免H桥损坏。
矢量控制1.V1 V2 最高速度？为总行程的 1/3 少或更少根需要还有负载情况2.V3 什么时候减速？加速多少减速多少。
这要根据负载情况3.关于负载的计算这里举例克服摩擦做功的例子步进电机启动频率1.步进电机空载启动频率一般可以到 1KHZ2.但是根据带负载的不同会有所降低需要实际测试。
3.下面是计算方法4.为了快速平稳到达目标位置过低太慢，过高失步。
要适中。
加减速度控制1.用计算机计算查表方法计算快速2.根据需要采用离散法对S曲线拟合。
为方便使用已经整理成上位机软件。
步进电机加速控制1.步进电机多数矩频特性也就是力矩曲线就指数下降型2.那么我们加用加速曲线也应该用指数曲线型低数加速快，高速加速慢3.为了获得更好的刹车效果可以将指数曲线优化稍微像一个S型4.带负载启动时要比启动频率低，正常运转又要比最高频率低。
步进电机控制入门
步进电机控制入门
步进电机控制入门
4相8拍 驱动波形
步进电机控制入门
步进电机控制入门
1.L6205+L6506 才能恒流驱动 2.恒流驱动的好处 就是慢速的时候基本不 受电机电感的影响，使得微步距比较均匀。 3.当然为了降低成本 直接采用H桥也是可 行的。 4.下面就以L6205为例 SPWM控制 5.右图 正弦波 就代表 PWM占空比的多少 6.占空比为100 和0%时为最大力矩 50% 电流为0 SIN-SIN =》SIN 原理 高电平减去低电平时导通 的 电流就是此 时的电流。 然后将这个占空比依次调整为按正弦变化。 7.L6205已经包含1US死区，如果是其它 MOS需要插入死区 以免H桥损坏。
步进电机启动频率
1.步进电机 空载启动频率 一般可以到 1KHZ 2.但是根据带负载的不同 会有所降低 需要实际测试。 3.下面是计算方法 4.为了快速平稳到达目标位置 过低太慢，过高失步。要适中。
加减速度控制
1.用计算机 计算 查表方法 计算快速 2.根据需要采用离散法 对S曲线 拟合。 为方便使用已经整理成上位机软件。
❖ 7.现在的步进电机细分的方式基本上都是电流细分法，将相电流按正弦波相切得到的电流点作为细分点。在相电流达到 细分点时就要控制电流进行控制衰减，否则得话就会出现角度过冲也就无法准确的停留在细分角度上。电机的速度不同 选择的衰减模式不同。高速时快衰减、低速时慢衰减。高速时慢衰减就会出现震动大、噪音高等问题。低速时选择快衰 减就会导致电机无力严重时会出现定位不准。电机控制IC上的电流衰减所针对的是H桥开关管的控制模式。慢衰减时高 侧管关闭，快衰减时高低侧管都关闭。混合衰减是先是以快速衰减然后以慢速衰减，混合衰减的时间比例因芯片和功率 也个不相同。
步进电机的控制方法
步进电机的控制方法步进电机（Stepper Motor）是一种将电信号转化为角位移的输出设备，通常用于需要精确控制角度和位置的应用领域，如3D打印机、CNC数控机床、机器人等。
步进电机的控制方法主要有三种：全步进控制、半步进控制和微步进控制。
下面将详细介绍这三种控制方法的原理和特点。
全步进控制是步进电机最简单和常用的控制方式之一。
它是通过改变电流的方向和大小来控制电机的转动。
步进电机内部有一个旋转磁场，当电流方向与旋转磁场方向一致时，电机会顺时针旋转；当电流方向与旋转磁场方向相反时，电机会逆时针旋转。
因此，通过改变电流的方向可以实现电机的正反转。
而改变电流的大小可以调节电机每一步转动的角度，从而控制精度。
例如，电流较小时电机每一步的转动角度较大，电流较大时电机每一步的转动角度较小，通过不同的电流设置可以实现不同的控制要求。
全步进控制简单可靠，适用于一些对控制精度要求相对较低的场合。
半步进控制是在全步进控制的基础上发展起来的一种控制方式。
它通过在两个相邻的全步进驱动脉冲之间改变电流的大小和方向来控制电机的转动。
在正向或逆向时，先施加一定大小的电流使电机进入半步状态，此时电机只旋转半个步距；然后再施加相反于旋转方向的电流使电机进入全步状态，此时电机旋转一个步距。
通过这种方式，半步进控制可以实现更高的分辨率和较大的控制精度。
但是，半步进控制的缺点是启动和停止过程中存在冲击、振动等不稳定现象，对控制系统的动态响应要求较高。
微步进控制是进一步提高步进电机控制分辨率和精度的一种控制方式。
它通过改变电流的大小和时间来实现对电机的微步控制。
微步进控制可以将电机每一步的移动量分割为更小的部分，从而实现更高的分辨率。
例如，微步进控制可以将电机每一步的移动量分割为10等分或更多等分，从而实现更精确的控制。
微步进控制的原理是通过调节电流大小和时间，使电机在磁力矩的作用下，从一个磁极到相邻磁极之间平滑地过渡，从而实现平稳的转动。
步进电机控制方法详解
步进电机控制方法详解
步进电机是一种电动机，能够将电脉冲转换为机械位移，具有精准定位、无需传感器反馈等优点，在许多行业中得到广泛应用。
步进电机的控制方法多种多样，包括开环控制和闭环控制两种基本方式。
1. 开环控制
开环控制是最简单直接的步进电机控制方法之一。
通过控制每次输入的脉冲数量和频率来控制电机旋转的角度和速度。
开环控制不需要反馈系统，因此结构简单、成本低廉，适用于一些简单的应用场景。
但是开环控制无法实时纠正误差，容易受到外部因素干扰，精度相对较低。
2. 步进电机控制方法详解
在现代步进电机应用中，闭环控制方式更为常见。
闭环控制通过在电机上添加编码器或传感器，实时监测电机的位置、速度和加速度等参数，将这些信息反馈给控制系统，从而动态调整控制电流和脉冲信号，确保电机的运动精准稳定。
闭环控制能够有效消除误差和震动，提高系统的响应速度和稳定性，适用于对精度要求较高的场合。
3. 如何选择合适的控制方法
在选择步进电机控制方法时，需要根据具体应用场景和要求来进行判断：
•如果是一些简单的定位任务，对精度要求不高，可以选择开环控制方法，简单易行。
•如果是需要高精度、高速度的精密定位任务，或是需要长时间稳定运行的场合，建议选择闭环控制方式，确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述，步进电机的控制方法多种多样，开环控制和闭环控制各有优劣。
在实际应用中，应根据具体需求来选择合适的控制方式，以达到最佳的控制效果。
步进电机作
为一种重要的执行元件，在自动化控制系统中具有重要的地位和作用，不断推动着工业自动化技术的发展。
步进电机讲解
浅析步进电机
前 言
PREFACE
1、步进电机的基本理论
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当给步进电机加一个脉冲信号，它就会按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它是按固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
一体化设计：把转子位置传感器，减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起，使之具有更加优越的控制性能 。
汇报完毕 感谢聆听
4、步进电机的技术指标
4、步进电机的技术指标
C：通电状态系数，单拍、双拍C=1，单双拍C=2。
M：控制绕组的相数
5、步进电机的相关计算
Zr：转子的齿数
f：通电频率（1/s）
θs：步距角（度）
n：转速（r/min）
转角由脉冲数产生
转速由脉冲频率产生
转向由方向信号决定
6、步进驱动器简述
步进驱动器：是一种能使步进电机运转的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲数就可以精确定位。
7、步进电机驱动流程
8、步进驱动器驱动框图
9、步进电机的优点
步距值不受各种干扰因素的影响：转子运动的速度主要取决于脉冲信号的频率。转子运动的总位移量则取决于总的脉冲信号数。
误差不积累：步进电动机每走一步所转过的角度与理论步距值之间总有一定的误差，但每转一圈的累积误差为零
控制性能好：起动、转向及其他任何运行方式的改变, 都在少数脉冲内完成。
10、步进电机的选型
步距角的选择 ：取决于负载精度的要求
第三章步进电动机的控制
2、静特性：
静特性是指在稳定状态（通电状态不变，转子保持不动的定 位状态）时的特征，包括静转距、距角特性及静态稳定区。
A）静转距：电动机处于稳定状态下的电磁转距。它是绕组 内电流与失调角的函数。
在稳定状态下，若无负载，转子齿与定子齿对齐，处于初始 平衡状态，电磁转矩为0。若在转子加一负载转距，转子齿 要偏离初始位置，转过一个角度θ，这时定转子之间产生的 电磁转矩，此转矩克服负载转矩达到平衡，转子停在一个新 的平衡点，这时电动机的电磁转距即为静态转矩。
初始状态
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
A
B' 4 C'
31
C 2B
A'
3.1.2 步进电动机分类
反应式(磁阻式) 永磁式 分类方法很多，按工作原理可分为： 电磁式 混合式(永磁感应式) ★反应式步进电机的转子用硅钢片叠成，其上没有励磁线 圈，结构和原理简单。 ★电磁式步进电机的转子上有励磁线圈。 ★混合式步进电动机转子为永磁材料，在同样的励磁电流 下，可以产生更大的转矩，效率高，电流小，发热低。
组轮流励磁，利用电磁铁原理，每来一个电脉冲，电 机转动一个角度，将脉冲信号转换成角位移。
IA
A B' 1 C'
42
C 3B
A'
A 相通电， A 方向的磁通经转子形成 闭合回路。磁力线力图走磁阻最小的 路径，若转子和磁场轴线方向原有一 定角度，则在磁场的作用下，转子被 磁化吸引，使转、定子的齿对齐，使 得通电相磁路的磁阻最小。
实验5步进电机控制
实验五PWM配置及步进电机控制一、实验目的1. 了解步进电机驱动原理;2. 了解步进电机的控制原理;3. 熟悉使用PWM控制步进电机的运行。
二、实验主要内容1. DSP的初始化;2. ePWM模块初始化与配置;3. 步进电机的驱动程序。
三、实验基本原理1. 步进电机的驱动：图1 是单极性步进电机驱动的典型电路，图中的方块为驱动开关。
针对SEED-DEC 中直流电机系统的动作要求，步进电机驱动电路设计思路如下：1）电机采用15V直流电源供电;2）4路控制信号由DSP提供，信号为CMOS标准电平，通过排线接入并下拉;3）使用达林顿管TIP31C代替IRL549作为电机驱动开关，基级串接100欧电阻减小MOS管的寄生震荡;4）使用快速二极管IN4007完成保护功能，以免电机换向时烧毁电机;图 1 步进电机驱动电路2. 步进电机的控制一般分为四相四拍与四相八拍两种方式，其中前者称为全步，后者称为半步。
步进电机在这个实验中选择的时M35SP-7N，其步进角为7.5°，是一种单极性步进电机。
它的结构如图2：图 2 步进电机结构四、实验过程和关键程序解读1. 启动CCS，进入CCS的操作环境，并导入stepmotor工程。
2. 加载stepmotor工程，添加xml文件3. 阅读源代码1）初始化系统控制寄存器与要使用的GPIO：2）关中断、初始化PIE、初始化PIE向量表3）关ePWM时钟，配置后打开时钟，并更新中断向量表4）ePWM初始化函数（以EPwm1为例）：EPWM2的其他配置与1相同，不用的在于一些事件产生的动作不同：其产生的pwm波为CMPAABCD线圈按照ACBD的次序导通步进电机接线示意图（2b-A、1b-B、1a-C、2a-D）：则步进电机顺时针旋转4. 按照老师要求修改源代码1）改变步进电机的转速在使用直流电机时，通常是用占空比来调节转速的，但是在步进电机中，是通过改变PWM的频率来调整的，因为在一个PWM周期中，步进电机改变的相位是一样的，所以PWM频率越高，改变相同相位就越快，所以转速也越快，程序中我们只需改变TBPRD的值即可。
步进电机控制
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。
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。
图步进电机原理图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
快速衰减 力矩会变小 慢速衰减力矩会曾大
步进电机控制入门
步进电机控制入门
上位机软件 配合前面所讲的 速度计算公式 主要用的是第一行
步进电机控制入门
• QQ 交流群：121960
• 步进电机控制开发板 •
步进电机控制入门
• 1.步进电机控制相对复杂 涉及程序，电子， 数学，物理，以及材料等，这里只是用通 俗简单语言，讲怎么去控制步进电机，希 望对入门的朋友有用。 • 2.有不对的地方，还请大家指正，多谢！ • 3.最后感谢大家看完，多提宝贵意见。
步进电机加速控制
1.步进电机 多数矩频特性 也就是力矩曲线 就指数下降型 2.那么我们加用加速曲线 也应该用指数曲线型 低数加速快，高速加速慢 3.为了获得更好的刹车效果 可以将指数曲线优化 稍微像一个S型 4.带负载启动时 要比启动频率低 ，正常运转又要比最高频率低。 5.如下图
1. 2. 3.
H桥驱动 衰减模式
• • • • • • 运动控制系统里匹配步进电机和驱动器的5个简单步骤： 1. 选择合适的电机（基于对速度和转矩的要求）。 2. 确认电机技术指标中各相电感之间误差在±5%以内。 3. 选择合适的驱动器。如果可能的话，获得驱动器输出的电流波形图。 4. 确认驱动器上有提高运行平稳性的功能或者选项，如调节续流阻尼深度（慢速或者快速电流衰减）或可调整电流 波形的电位器。 5. 根据驱动器特性匹配电机电感量。通常说来，高电感量电机低速性能较好，但是需要驱动器具备高电流阻尼（快 速续流），能让电流在续流期间快速下降。阻尼有助于电感的快速放电。低电感量电机高速性能好，如果驱动器能 提供较低的电流阻尼（慢速续流），那么这些电机将呈现出良好的工作特性，因为他们在电感能量泄放过程中无需 特别的阻尼帮助。对于一些电感量中等的电机来说，可以选择具备混合续流能力的驱动器。 6.电机快速时 一般采用快速衰减模式 低速时采用慢速衰减模式。 7.现在的步进电机细分的方式基本上都是电流细分法，将相电流按正弦波相切得到的电流点作为细分点。在相电流 达到细分点时就要控制电流进行控制衰减，否则得话就会出现角度过冲也就无法准确的停留在细分角度上。电机的 速度不同选择的衰减模式不同。高速时快衰减、低速时慢衰减。高速时慢衰减就会出现震动大、噪音高等问题。低 速时选择快衰减就会导致电机无力严重时会出现定位不准。电机控制IC上的电流衰减所针对的是H桥开关管的控制 模式。慢衰减时高侧管关闭，快衰减时高低侧管都关闭。混合衰减是先是以快速衰减然后以慢速衰减，混合衰减的 时间比例因芯片和功率也个不相同。
• •
H桥驱动 衰减模式
• • • • • • • • • • • • • • • • • • 电流衰减模式特点及应用 ①缓慢衰减模式的特点： 马达在缓慢衰减时由于输出电流稳定的减少，所以电流的波纹会比较小，对 马达转距会比较有利，但是在小电流的领域里，会因为电流的控制恶化造成输出 电流增加，而且在半步进、四分之一步进模式下容易受到高脉冲频率驱动时马达 反向电动势的影响，所以它不会随着电流限制值的变化而变化，会造成电流波形 变形和马达震动。所以它比较适合在全步进模式或者低脉冲频率驱动时的半步进 模式、四分之一步进模式使用。 ②快速衰减模式的特点 马达在快速衰减时由于输出电流急速减少，所以可以减低在高速驱动时电流 波形的变形，但是输出电流的波纹会变大这会使平均电流下降（可以加大电流限 制值来改善，但是也要考虑到输出额定电流），造成：①马达转距的降低；②马 达的损失变大，增加发热。在没有①和②的问题下适合高速驱动的半步和四分之 一步模式。 ③混合衰减模式的特点 混合衰减模式就是针对于上面所说的缓慢衰减模式、快速衰减模式所发生问 题的改善方式。在混合衰减模式中电流衰减因为快速衰减和缓慢衰减的切换不会 造成纹波电流的增大，可以改善电流的控制性.
矢量控制
速度 V2 V3
V1
T3
位置
1.当目标位置T2 < 当前位置T0 减速 并反转，加速 ，匀速 到指定位置 2.当目标位置T1，T3 > 当前位置T0 加速 匀速 到指定位置
矢量控制
1.V1 V2 最高速度？ 为总行程的 1/3 少 或更少 根需要 还有负载情况 2.V3 什么时候减速？ 加速多少 减速多少。这要根据负载情况 3.关于负载的计算 这里举例 克服摩擦做功的例子
步进电机启动频率
1.步进电机 空载启动频率 一般可以到 1KHZ 2.但是根据带负载的不同 会有所降低 需要实际测试。 3.下面是计算方法 4.为了快速平稳到达目标位置 过低太慢，过高失步。要适中。
加减速度控制
1.用计算机 计算 查表方法 计算快速 2.根据需要采用离散法 对S曲线 拟合。 为方便使用已经整理成上位机软件。
二相四拍 步进电机驱动 波形
步进电机控制入门
步进电机控制入门
4相8拍 驱动波形
步进电机控制入门
步进电机控制入门
1.L6205+L6506 才能恒流驱动 2.恒流驱动的好处 就是慢速的时候基本不 受电机电感的影响，使得微步距比较均匀。 3.当然为了降低成本 直接采用H桥也是可 行的。 4.下面就以L6205为例 SPWM控制 5.右图 正弦波 就代表 PWM占空比的多少 6.占空比为100 和0%时为最大力矩 50% 电流为0 SIN-SIN =》SIN 原理 高电平减去低电平时导通 的 电流就是此 时的电流。 然后将这个占空比依次调整为按正弦变化。 7.L6205已经包含1US死区，如果是其它 MOS需要插入死区 以免H桥损坏。
步进电机控制入门
步进电机入门控制讲解
1.步进电机结构-混合式步进电机 2.细分控制原理 3.H桥驱动方法 驱动 L6205为例 4.矢量控制 5.加减速度控制 6.衰减模式
细分控制原理
1.在一步中，二个线圈 给不同的电流 形成的合力的夹角 ，就形成 了步进电机转子转动的角度， 来达到细分的目的。 2.如果单纯给脉冲 一个脉冲只能走一步 ，然后停下来，在一个新 的平衡位置。 3.不断的给这二个线圈加以 相位90度的正弦波，步进电机就开始 转动起来了。（以二相4拍混合式步进电机为例，三相相差120度）