第三章 步进电机微机控制系统11PPT课件
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步进电机及其控制系统课件
被控制的对象，根据控制信号的输入进行旋转。
用于检测步进电机的位置和速度，常见的传感器有光电编码器 和霍尔传感器等。
控制系统的实现方式
硬件实现
01
通过硬件电路实现控制系统的功能，一般适用于简单
的控制系统。
软件实现
02 通过编写程序实现控制系统的功能，一般适用于复杂
的控制系统。
混合实现
03
将硬件和软件结合起来实现控制系统的功能，一般适
技术挑战
随着应用场景的不断复杂化，对步进电机的性能和技术要求也越来越高。如何提高步进电机的性能和技术水平，是当 前亟待解决的问题。
应用前景展望
随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展，步进电机在生产线上的应用前景非常广阔。未来，步进电 机将成为实现自动化生产的重要基础元件之一。
步进电机的调试与
05
维护
步进电机的调试方法
确定定步进电机的控制信号和所需脉冲数。
调整脉冲频率和方向
02
根据电机型号和应用需求，调整脉冲频率和方向，以获得最佳
运动效果。
校准位置检测器
03
对准位置检测器与步进电机之间的相对位置，以确保准确控制
。
步进电机的维护周期与内容
日常检查
每天检查步进电机是否有异常声音、振动或气 味。
点。
步进电机的特点
步进电机具有体积小、重量轻、控制精度 高等特点。
应用场景
在生产线上的分拣环节，步进电机作为驱 动源，控制分拣装置的移动和定位，实现 快速、准确的产品分拣。
步进电机在生产线上的应用前景
发展趋势
随着工业自动化的不断发展，步进电机在生产线上的应用将更加广泛。未来，步进电机将朝着控制精度更高、响应速 度更快、可靠性更高的方向发展。
用于检测步进电机的位置和速度，常见的传感器有光电编码器 和霍尔传感器等。
控制系统的实现方式
硬件实现
01
通过硬件电路实现控制系统的功能，一般适用于简单
的控制系统。
软件实现
02 通过编写程序实现控制系统的功能，一般适用于复杂
的控制系统。
混合实现
03
将硬件和软件结合起来实现控制系统的功能，一般适
技术挑战
随着应用场景的不断复杂化，对步进电机的性能和技术要求也越来越高。如何提高步进电机的性能和技术水平，是当 前亟待解决的问题。
应用前景展望
随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展，步进电机在生产线上的应用前景非常广阔。未来，步进电 机将成为实现自动化生产的重要基础元件之一。
步进电机的调试与
05
维护
步进电机的调试方法
确定定步进电机的控制信号和所需脉冲数。
调整脉冲频率和方向
02
根据电机型号和应用需求，调整脉冲频率和方向，以获得最佳
运动效果。
校准位置检测器
03
对准位置检测器与步进电机之间的相对位置，以确保准确控制
。
步进电机的维护周期与内容
日常检查
每天检查步进电机是否有异常声音、振动或气 味。
点。
步进电机的特点
步进电机具有体积小、重量轻、控制精度 高等特点。
应用场景
在生产线上的分拣环节，步进电机作为驱 动源，控制分拣装置的移动和定位，实现 快速、准确的产品分拣。
步进电机在生产线上的应用前景
发展趋势
随着工业自动化的不断发展，步进电机在生产线上的应用将更加广泛。未来，步进电机将朝着控制精度更高、响应速 度更快、可靠性更高的方向发展。
《步进电动机的控制》课件
《步进电动机的控制》 PPT课件
这个PPT课件将介绍步进电动机的基本原理、分类和工作方式，控制方法，常 见的驱动电路设计，控制算法，以及一些实验和应用案例的介绍。最后，总 结并展望步进电动机的未来。
步进电动机的基本原理
1 电磁原理
步进电动机通过电磁原理将电能转化为机械 能。
2 步进角度
步进电动机的旋转是以固定的步进角度进行 的，通常是1.8°或0.9°。
3 相序
通过控制电流的相序，可以实现步进电动机 的旋转。
4 无刷设计
某些步进电动机使用无刷设计，具有更高的 效率和可靠性。
步进电动机的分类和工作方式
单极性步进电动机
双极性步进电动机
使用单极性电压驱动，简单且易于控制。
使用双极性电压驱动，具有更高的扭矩和性能。
工作方式包括全步进、半步进和微步进，每种方式具有不同的步进角度和精度。
总结和展望
步进电动机是一种常用的电动机类型，具有独特的工作方式和控制方法。随 着技术的发展，步进电动机在各个领域的应用将继续增加。
步进电动机的控制方法
1
开环控制
最简单的控制方法，只需提供合适的脉冲信号即可实现旋转。
2
闭环控制
通过反馈信号来检测步进电动机的位置和速度，实现更高的精度和稳定性。
3
微处理器控制
使用微处理器和编程实现更复杂的控制算法和功能。
常见的驱动电路设计
L2 93 D电机驱动器
ULN2 003 步进电机驱动器
常用的双全桥驱动芯片，适用于控制双极性步进电 动机。
实验和应用案例介绍
实验1：步进电动机的基本控制
通过编程控制步进电动机旋转的速度和方向。
应用案例2：机器人
步进电动机在机器人领域中用于控制关节和运 动。
这个PPT课件将介绍步进电动机的基本原理、分类和工作方式，控制方法，常 见的驱动电路设计，控制算法，以及一些实验和应用案例的介绍。最后，总 结并展望步进电动机的未来。
步进电动机的基本原理
1 电磁原理
步进电动机通过电磁原理将电能转化为机械 能。
2 步进角度
步进电动机的旋转是以固定的步进角度进行 的，通常是1.8°或0.9°。
3 相序
通过控制电流的相序，可以实现步进电动机 的旋转。
4 无刷设计
某些步进电动机使用无刷设计，具有更高的 效率和可靠性。
步进电动机的分类和工作方式
单极性步进电动机
双极性步进电动机
使用单极性电压驱动，简单且易于控制。
使用双极性电压驱动，具有更高的扭矩和性能。
工作方式包括全步进、半步进和微步进，每种方式具有不同的步进角度和精度。
总结和展望
步进电动机是一种常用的电动机类型，具有独特的工作方式和控制方法。随 着技术的发展，步进电动机在各个领域的应用将继续增加。
步进电动机的控制方法
1
开环控制
最简单的控制方法，只需提供合适的脉冲信号即可实现旋转。
2
闭环控制
通过反馈信号来检测步进电动机的位置和速度，实现更高的精度和稳定性。
3
微处理器控制
使用微处理器和编程实现更复杂的控制算法和功能。
常见的驱动电路设计
L2 93 D电机驱动器
ULN2 003 步进电机驱动器
常用的双全桥驱动芯片，适用于控制双极性步进电 动机。
实验和应用案例介绍
实验1：步进电动机的基本控制
通过编程控制步进电动机旋转的速度和方向。
应用案例2：机器人
步进电动机在机器人领域中用于控制关节和运 动。
《控制步进电机》课件
控制步进电机常见问题及解决方法
1 步进电机不转动
可能原因包括驱动电路故障、相序错误等，可以检查电路连接和相序设置。
2 步进电机运行不平稳
可能原因包括电源波动、驱动器参数设置错误等，可以优化电源质量和调整参数。
3 步进电机发热
可能原因包括负载过大、驱动器电流设置过高等，可以合理设计负载和调整电流设置。
启停快速
步进电机具有快速启停的特点，响应速度快。
无需反馈装置
步进电机通过特定的控制方式，无需反馈装置即可实现精确控制。
步进电机控制技术的局限性
步进电机控制技术在高速和高负载应用中存在一定的局限性，适用范围受限。
学习步进电机控制的路线建议
学习步进电机控制需要掌握电机原理、控制电路设计、编程技术等知识，建议从基础知识入手，逐步学习。
常用步进电机控制器
1 Arduino
开源硬件平台，具有丰富 的步进电机控制库。
2 PLC
可编程逻辑控制器，适用 于工业自动化控制。
3 Motion Control IC
专用运动控制芯片，具有 高性能和稳定性。
步进电机控制技术的优势
精确定位
步进电机可实现高精度的定位，适用于需要准确控制位置的应用。
《控制步进电机》PPT课 件
控制步进电机是一门重要的技术，本课件将介绍步进电机的应用领域、构成、 控制方式等内容，并展示步进电机控制技术的发展前景。
介绍步进电机
步进电机是一种精密控制装置，通过脉冲信号实现定距移动。它具有高精度、 高可靠性的特点，在自动化控制领域得到广泛应用。
步进电机的应用领域
工业自动化
步进电机控制的进阶技术
步进电机控制的进阶技术包括闭环控制、传感器技术等，提高步进电机控制 的精度和稳定性。
步进电机(步进电机的工作原理)课件
THANK YOU
步进电机(步进电机的工作 原理)课件
目 录
• 步进电机简介 • 步进电机的工作原理 • 步进电机的驱动电路 • 步进电机的性能参数 • 步进电机的发展趋势与未来展望 • 案例分析
01
步进电机简介
步进电机的定义
步进电机是一种将电脉冲信号转换成 角位移或线位移的开环控制电机。
步进电机通过不断接收电脉冲信号来 连续转动，从而实现精确的定位和速 度控制。
脉冲信号
驱动器接收脉冲信号后，根据脉 冲信号的频率和相位控制步进电
机的转动速度和方向。
电流控制
驱动器通过控制电流的大小和方 向，实现步进电机的转动。
驱动电路的优化设计
减小体积
优化电路板布局和元件 选择，减小驱动电路的 体积，方便安装和使用
。
提高效率
优化电源设计和元件选 择，提高驱动电路的效
率，减少能源浪费。
速度测试
通过转速计测量步进电机在动态条件 下的转速表现。
响应时间测试
通过计时器测量步进电机从静止到设 定转速以及从设定转速到静止所需的 时间。
效率测试
通过测量步进电机在额定负载下的输 入功率和输出功率，计算其效率表现 。
05
步进电机的发展趋势 与未来展望
步进电机的发展趋势
小型化与集成化
随着技术的进步，步进电机正朝着更小尺寸和更高集成度 的方向发展。这使得步进电机在许多应用中成为更优选择 ，特别是在空间受限的场景中。
用于工件的精确加工和定位。
机器人
用于机器人的关节驱动和定位 。
自动化生产线
用于自动化设备的驱动和控制 。
医疗器械
用于医疗设备的驱动和控制， 如CT机、核磁共振仪等。
步进电动机传动控制系统课件
快速性
控制系统应具有快速的响应能 力，能够快速跟踪输入指令的 变化，并快速调整步进电动机 的转动。
可靠性
控制系统应具有较高的可靠性 ，能够长时间稳定运行，并具
有较强的抗干扰能力。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
步进电动机传动控制系 统的应用
在自动化生产线中的应用
REPORT
CATALБайду номын сангаасG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
步进电动机传动控制系 统的优化与改进
控制算法的优化
总结词
控制算法的优化是提高步进电动机传动控制系统性能的关键。
详细描述
通过改进控制算法，如采用更精确的模型、引入智能控制策略等，可 以有效提高步进电动机的定位精度、速度控制和动态响应性能。
控制器
根据输入的指令或算法，输出相应的脉冲信 号给驱动器，控制步进电动机的转动。
传感器
用于检测步进电动机的位置、速度等参数， 并将检测结果反馈给控制器。
步进电动机传动控制系统的控制方式
开环控制
半闭环控制
通过控制器输出脉冲信号控制步进电 动机转动，不进行位置反馈控制。
介于开环控制和闭环控制之间的一种 控制方式，通过传感器检测电机轴上 的某些参数，间接反映位置信息，进 行控制。
闭环控制
在开环控制的基础上，增加位置传感 器对步进电动机的位置进行实时检测 ，并将检测结果反馈给控制器，实现 位置的精确控制。
步进电动机传动控制系统的设计原则
稳定性
控制系统应具有良好的稳定性 ，避免因外部干扰或系统内部 参数变化而产生振荡或失控。
步进电机控制系统ppt下载
13.1 步进电动机结构与工作原理
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元
件。
角位移
输入脉冲个数
运行速度
输入脉冲频率
步进电动机的分类：
反应式 工作原理 永磁式
混合式
输出转 矩大小
快速步进电机 功率步进电机
励磁相数 二、三、四、五、六、八相等
13.1 步进电动机结构与工作原理
步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲 信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉 冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段 距离。
1、3齿与A、A′极对齐。
13.1 步进电动机结构与工作原理
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4
齿和B、B´ 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子 再转过30角，1、3齿和C´、C 磁极轴线对齐。
13.1 步进电动机结构与工作原理
这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为 一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲， 所以称为三相单三拍工作方式。
机床、自动绘图仪、机器人等。
13.2 步进电动机的步距角
由一个通电状态改变到下一个通电状态时，电动机转子所转过 的角度称为步距角。T11－定子绕组相数 K－通电系数 K=1,2
若二相步进电动机的Z=100，单拍运行时，其步距角
360 1.8
2 100
包权
人书友圈7.三端同步
13.4 步进电动机的驱动电源
一、驱动电源的组成
步进脉冲
脉
A 功率放大器
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元
件。
角位移
输入脉冲个数
运行速度
输入脉冲频率
步进电动机的分类：
反应式 工作原理 永磁式
混合式
输出转 矩大小
快速步进电机 功率步进电机
励磁相数 二、三、四、五、六、八相等
13.1 步进电动机结构与工作原理
步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲 信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉 冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段 距离。
1、3齿与A、A′极对齐。
13.1 步进电动机结构与工作原理
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4
齿和B、B´ 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子 再转过30角，1、3齿和C´、C 磁极轴线对齐。
13.1 步进电动机结构与工作原理
这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为 一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲， 所以称为三相单三拍工作方式。
机床、自动绘图仪、机器人等。
13.2 步进电动机的步距角
由一个通电状态改变到下一个通电状态时，电动机转子所转过 的角度称为步距角。T11－定子绕组相数 K－通电系数 K=1,2
若二相步进电动机的Z=100，单拍运行时，其步距角
360 1.8
2 100
包权
人书友圈7.三端同步
13.4 步进电动机的驱动电源
一、驱动电源的组成
步进脉冲
脉
A 功率放大器
步进电动机课件ppt
机械特性
描述了步进电动机转速与输入脉冲频率之间的关系，也称动态机械特性。
03
CATALOGUE
步进电动机的控制方法
开环控制
脉冲控制
通过控制脉冲的数量和频率来控 制步进电动机的旋转角度和速度
。
方向控制
通过控制脉冲的顺序来控制步进电 动机的旋转方向。
步进模式
通过控制脉冲的数量来控制步进电 动机的旋转步数和位置。
软件细分
通过在软件中设置细分参数对步进电动机进行细 分控制，以实现更精细的控制。
自动细分
通过自动调整细分参数，以实现最佳的控制效果 。
04
CATALOGUE
步进电动机的驱动电路
单电压驱动电路
电阻分压器
通过电阻分压器将电源电压分成适当的电压，为步进电动机的各 相绕组提供驱动信号。
环形分配器
将驱动信号分配给各相绕组，使各相绕组按顺序通电或同时通电。
高精度化
为了满足高精度加工和测量需求，步进电动机的精度不断提高。
多样化
不同类型的步进电动机不断涌现，以满足不同领域的需求。
技术瓶颈与挑战
控制精度
步进电动机的控制系统对精度影响较大，如何提高控制精度是当前 面临的一个难题。
可靠性
由于步进电动机的运行速度较高，对其可靠性和稳定性要求也较高 ，如何保证长时间稳定运行也是一个挑战。
自动化生产
步进电动机可用于驱动自动化生产线上的机械臂、传送带等设备，提高生产效率 。
质量控制
步进电动机可用于控制机器视觉系统，对生产线上的产品进行质量检测和筛选。
在打印机等办公设备中的应用
打印机
步进电动机在打印机中用于控制打印头的移动，实现高精度 的打印效果。
复印机
描述了步进电动机转速与输入脉冲频率之间的关系，也称动态机械特性。
03
CATALOGUE
步进电动机的控制方法
开环控制
脉冲控制
通过控制脉冲的数量和频率来控 制步进电动机的旋转角度和速度
。
方向控制
通过控制脉冲的顺序来控制步进电 动机的旋转方向。
步进模式
通过控制脉冲的数量来控制步进电 动机的旋转步数和位置。
软件细分
通过在软件中设置细分参数对步进电动机进行细 分控制，以实现更精细的控制。
自动细分
通过自动调整细分参数，以实现最佳的控制效果 。
04
CATALOGUE
步进电动机的驱动电路
单电压驱动电路
电阻分压器
通过电阻分压器将电源电压分成适当的电压，为步进电动机的各 相绕组提供驱动信号。
环形分配器
将驱动信号分配给各相绕组，使各相绕组按顺序通电或同时通电。
高精度化
为了满足高精度加工和测量需求，步进电动机的精度不断提高。
多样化
不同类型的步进电动机不断涌现，以满足不同领域的需求。
技术瓶颈与挑战
控制精度
步进电动机的控制系统对精度影响较大，如何提高控制精度是当前 面临的一个难题。
可靠性
由于步进电动机的运行速度较高，对其可靠性和稳定性要求也较高 ，如何保证长时间稳定运行也是一个挑战。
自动化生产
步进电动机可用于驱动自动化生产线上的机械臂、传送带等设备，提高生产效率 。
质量控制
步进电动机可用于控制机器视觉系统，对生产线上的产品进行质量检测和筛选。
在打印机等办公设备中的应用
打印机
步进电动机在打印机中用于控制打印头的移动，实现高精度 的打印效果。
复印机
PLC的步进电机控制系统ppt课件
系统响应慢
可能是由于算法复杂度过高或网络延 迟引起，可以通过优化算法和改善网 络状况来解决。
故障诊断困难
建立完善的故障诊断机制，通过传感 器监测和程序异常检测来快速定位问 题。
05
案例分析
案例一：某工厂的物料搬运系统
总结词
物料搬运系统是工厂中重要的组成部分，通过PLC控制步进电机来实现物料的精确搬运。
通讯连接
PLC与步进电机通过通讯 协议进行连接，如 Modbus、Profinet等， 实现数据的交互和控制。
扩展模块连接
PLC通过扩展模块与步进 电机连接，扩展模块负责 信号的转换和传输，实现 PLC对步进电机的控制。
PLC控制步进电机的编程语言
Ladder Diagram（梯形图）：采用 图形化方式表示控制逻辑，易于理解 和编程。
plc的步进电机控制系统ppt 课件
目录
• PLC与步进电机简介 • 步进电机控制系统设计 • PLC控制步进电机实现 • 步进电机控制系统调试与优化 • 案例分析
01
PLC与步进电机简介
PLC的定义与功能
定义
PLC，可编程逻辑控制器，是一种 专门为工业环境设计的数字电子设 备。
功能
通过存储在内存中的程序执行逻 辑运算、顺序控制、定时计数和 算术操作等指令，控制各种类型 的机械或生产过程。
VS
详细描述
在智能仓储系统中，货架的移动和定位是 关键环节之一。通过采用PLC作为主控制 器，实现对步进电机的精确控制。步进电 机根据PLC输出的脉冲信号实现货架的精 确移动和定位，确保货物的快速存取和准 确管理。该系统还具备智能感知、自动调 整等功能，提高了仓储管理的智能化水平 和效率。
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步进电机控制系统PPT文档共27页
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
▪
谢谢！
27
步进电机控制系统
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
步进电机及其驱动控制系统课件
工作原理
步进电机内部通常有多个励磁线圈，当外部施加一系列的电脉冲 信号时，这些线圈按照特定的顺序通电，产生旋转磁场，从而使 电机转子转动。
步进电机的分类与特点
01
分类
按照相数可分为单相、两相和三相步进电机；按照结 构可分为反应式、永磁式和混合式步进电机。
02
1. 定位精度高
步进电机通过接收电脉冲信号来转动，每接收一个脉 冲就转动一定的角度，因此定位精度较高。
步进电机及其驱动控制系统课 件
目
CONTENCT
录
• 步进电机概述 • 步进电机驱动控制系统 • 步进电机的选型与参数计算 • 步进电机驱动控制系统的设计 • 步进电机驱动控制系统的调试与优
化 • 步进电机及其驱动控制系统的发展
趋势与展望
01
步进电机概述
步进电机的定义与工作原理
定义
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件 。
细分调整
通过调整细分参数，改善电机的步进精度和 扭矩特性。
热管理
合理设计散热方案，确保电机和驱动器在长 时间工作时温度稳定。
噪声与振动控制
优化机械和电气参数，降低电机运行时的噪 声和振动。
步进电机驱动控制系统的故障诊断与排除
故障现象分析
根据故障现象，分析可能的原因，如电源故障、机械卡滞、参数配置错误等。
控制器
控制器是步进电机驱动控制系统的核心，它负责发 出控制脉冲信号，控制步进电机的运转。
步进电机驱动控制系统的分类
按控制方式分类
可以分为开环控制系统和闭环 控制系统。开环控制系统结构 简单，成本低，但精度不高； 闭环控制系统精度高，但结构 复杂，成本高。
按电机类型分类
可以分为永磁式步进电机、反 应式步进电机和混合式步进电 机等。不同类型电机具有不同 的特性和应用场景。
步进电机内部通常有多个励磁线圈，当外部施加一系列的电脉冲 信号时，这些线圈按照特定的顺序通电，产生旋转磁场，从而使 电机转子转动。
步进电机的分类与特点
01
分类
按照相数可分为单相、两相和三相步进电机；按照结 构可分为反应式、永磁式和混合式步进电机。
02
1. 定位精度高
步进电机通过接收电脉冲信号来转动，每接收一个脉 冲就转动一定的角度，因此定位精度较高。
步进电机及其驱动控制系统课 件
目
CONTENCT
录
• 步进电机概述 • 步进电机驱动控制系统 • 步进电机的选型与参数计算 • 步进电机驱动控制系统的设计 • 步进电机驱动控制系统的调试与优
化 • 步进电机及其驱动控制系统的发展
趋势与展望
01
步进电机概述
步进电机的定义与工作原理
定义
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件 。
细分调整
通过调整细分参数，改善电机的步进精度和 扭矩特性。
热管理
合理设计散热方案，确保电机和驱动器在长 时间工作时温度稳定。
噪声与振动控制
优化机械和电气参数，降低电机运行时的噪 声和振动。
步进电机驱动控制系统的故障诊断与排除
故障现象分析
根据故障现象，分析可能的原因，如电源故障、机械卡滞、参数配置错误等。
控制器
控制器是步进电机驱动控制系统的核心，它负责发 出控制脉冲信号，控制步进电机的运转。
步进电机驱动控制系统的分类
按控制方式分类
可以分为开环控制系统和闭环 控制系统。开环控制系统结构 简单，成本低，但精度不高； 闭环控制系统精度高，但结构 复杂，成本高。
按电机类型分类
可以分为永磁式步进电机、反 应式步进电机和混合式步进电 机等。不同类型电机具有不同 的特性和应用场景。
PLC的步进电机控制系统课件
控制系统的硬件和软件配置
讨论控制系统的硬件和软件配置，包括PLC型号选择、编程软件使用以及与步 进电机的接口连接。
实例讲解
通过一个实际案例，详细讲解步进电机控制系统的应用和实现过程，帮助您更好地理解和掌握这一知识。
步进电机控制系统的案例分析
分析一个实际步进电机控制系统的案例，探讨系统设计和实现中遇到的具体 问题和解决方案。
PLC的步进电机控制系统 ppt课件
本课件将介绍PLC的步进电机控制系统，通过系统简介、定义和作用、特点和 应用、控制系统设计等环节，帮助您深入了解这一重要主题。
系统简介
本节将对PLC的步进电机控制系统进行详细介绍，包括其基本原理、应用领域 以及在工业自动化中的重要性。
PLC的定义和作用
探讨PLC（可编程逻辑控制器）的定义、功能和作用，以及它在步进电机控制系统中的应用。
步进电机的特点和应用
了解步进电机的特点，包括精确定位、高转矩、低振动等特性，并探索它们在各种应用中的广泛使用。
控制系统的设计
介绍控制系统的设计过程，包括系统需求分析、硬件和软件选择、电路设计 等详细步骤。
步进电机控制的基本原理
详细介绍步进电机控制系统的基本原理，包括电流控制、步数控制和运动方向控制等重要概念。
总结与LC步进电机控制系统未来的发展方向。
步进电机及其驱动控制系统页PPT文档23页PPT
步进电机及其驱动控制系统页PPT文档
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
Байду номын сангаас
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
Байду номын сангаас
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
步进电机及其控制系统课件
在数控机床中，步进电机主要用于驱 动工作台、主轴等运动部件，实现精 确的位置控制和速度控制，从而提高 加工精度和生产效率。
步进电机在机器人中的应用
随着机器人技术的不断发展，步进电 机在机器人领域的应用也越来越广泛。
在机器人中，步进电机主要用于驱动 机器人的手臂、腰部、腿部等关节， 实现机器人的精确控制和高效作业。
01பைடு நூலகம்
02
03
输入信号处理
接收来自控制系统的脉冲 信号，并根据需要进行解 码和放大。
电流控制
通过调节电机的输入电流， 实现电机的精确控制。
保护电路
确保电机在过载、短路等 异常情况下得到有效保护。
步进电机驱动器的应用实例
数控机床
用于实现高精度加工和定 位，提高加工质量和效率。
自动化生产线
用于自动化生产流程中的 物料搬运、装配等环节， 提高生产效率。
02
步进电机控制系统
步进电机控制系统的组成与功能
组成
步进电机控制系统主要由步进电机、驱动器、控制器和反馈 装置等部分组成。
功能
步进电机控制系统能够实现精确的位置控制、速度控制和加 速度控制，广泛应用于各种自动化设备和机器人中。
步进电机控制系统的基本原理
工作原理
步进电机控制系统通过控制器发送脉 冲信号控制步进电机的转动，从而实 现精确的位置控制。
控制方式
步进电机控制系统采用开环控制方式， 通过控制脉冲数量和频率实现精确的 速度和位置控制。
步进电机控制系统的实现方式
硬件实现
步进电机控制系统通常采用微控制器或PLC等控制器实现，通过驱动器驱动步进电机转动，同时通过反馈装置实 现精确的位置控制。
软件实现
步进电机控制系统的软件部分通常采用C、C或汇编语言编写，实现对步进电机的精确控制。
步进电机控制系统原理36页PPT
步进电机控制系统原理
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
《控制步进电机》课件
《控制步进电机》 PPT课件
contents
目录
• 步进电机简介 • 步进电机控制系统 • 步进电机驱动器 • 步进电机的控制策略 • 步进电机的应用案例
01
步进电机简介
步进电机的定义与工作原理
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的执行元件。
工作原理：步进电机内部通常有多个相位的线圈，当给这些线圈按照一定的顺序 通电时，电机内部的转子会按照通电的顺序和方向进行旋转，从而输出旋转的机 械能。
03
步进电机驱动器
步进电机驱动器的种类与选择
种类
根据步进电机的工作原理和应用需求 ，步进电机驱动器可分为单极性驱动 器和双极性驱动器。
选择
选择合适的步进电机驱动器需要考虑 电机的规格、工作电压、电流以及控 制精度等因素。
步进电机驱动器的原理与工作方式
原理
步进电机驱动器通过控制脉冲信号的 频率和数量，来控制步进电机的转动 速度和角度。
步进电机在医疗器械中的应用
1 2
医疗设备驱动
步进电机在医疗器械中作为驱动部件，如医学影 像设备、手术机器人等。
高精度要求
步进电机的高定位精度和控制精度，满足医疗器 械对精确度的极高要求。
3
安全可靠性
步进电机稳定可靠的特性，确保医疗器械在使用 过程中的安全性和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
04
步进电机的控制策略
步进电机的速度控制
速度控制
通过调节输入到步进电机的脉冲频率，可以控制步进电机的转速 。
动态响应
步进电机具有快速动态响应特性，能够实现高精度的速度控制。
调速范围
步进电机可以在较大的调速范围内实现平滑的速度调节。
contents
目录
• 步进电机简介 • 步进电机控制系统 • 步进电机驱动器 • 步进电机的控制策略 • 步进电机的应用案例
01
步进电机简介
步进电机的定义与工作原理
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的执行元件。
工作原理：步进电机内部通常有多个相位的线圈，当给这些线圈按照一定的顺序 通电时，电机内部的转子会按照通电的顺序和方向进行旋转，从而输出旋转的机 械能。
03
步进电机驱动器
步进电机驱动器的种类与选择
种类
根据步进电机的工作原理和应用需求 ，步进电机驱动器可分为单极性驱动 器和双极性驱动器。
选择
选择合适的步进电机驱动器需要考虑 电机的规格、工作电压、电流以及控 制精度等因素。
步进电机驱动器的原理与工作方式
原理
步进电机驱动器通过控制脉冲信号的 频率和数量，来控制步进电机的转动 速度和角度。
步进电机在医疗器械中的应用
1 2
医疗设备驱动
步进电机在医疗器械中作为驱动部件，如医学影 像设备、手术机器人等。
高精度要求
步进电机的高定位精度和控制精度，满足医疗器 械对精确度的极高要求。
3
安全可靠性
步进电机稳定可靠的特性，确保医疗器械在使用 过程中的安全性和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
04
步进电机的控制策略
步进电机的速度控制
速度控制
通过调节输入到步进电机的脉冲频率，可以控制步进电机的转速 。
动态响应
步进电机具有快速动态响应特性，能够实现高精度的速度控制。
调速范围
步进电机可以在较大的调速范围内实现平滑的速度调节。
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3
A、B、C 三相通电 一周，转 子旋转 90°，即 一个齿距
角。
4
• 一相绕组通电，称为一拍；转子旋 转的角度为一个步距角；磁场旋转 一周（360°），需A、B、C三相绕 组轮流通电一个周期，即需三拍， 称单三拍。
A-B-C-A顺序，正转 A-C-B-A顺序，反转
5
定子绕组电流波形：
• 单三拍
• 进齿周期：转子转动一个齿距所需时间
• 齿距角： • • 步距角：
t 360
ZR
ZR转子齿数
bt 360360
例：ZR＝40，θt ＝9°，θb＝ 3 °或1.5 °
N ZRN ZRkm
•
k=1,2;m相数;N拍数
• 步进电机的转速：n 60 fw , rpm
ZRN
9
三种工作方式比较：
工作 方式
当相控制为‘1’时，T导通。U=I(RO+r）
U
t
i I(1e r )
r
L RO
r
f
L Rd RO r
i
RO
Rd
Lr D
相控制
T
19
二、高低压（双电压）驱动电路
当相控制为‘0’有效时，U2截止，T2导通。 当相控制为‘1’无效时，U2导通，T2截止。
高压触发
单稳 触发
相控制
36V
U1 R1
T1 D1 5V
2.实现对齿：定子绕组磁极的分角度被齿 距角除后所得的余数，应是步距角的倍 数，且倍数值和相数不能有共因子。
120 °/90 °余30 ° ，是30 °或15 °的1倍或2倍， 和相数3没有共因子。
11
• 定子相数越多，精度 越高，但电源复杂。 一般做到六相。
• 定子每个磁极上做出 若干小齿。
12
MCU
D/A
AMP
比较 放大
R
• 利用D/A转换器，输出可变的电压信号，经 放大，比较放大，线性功率放大控制绕组电 流的变化。
27
MCU
D/A
AMP
比较 放大
R
• 单片机输出数字量0~255,
– 当输出255时对应电流为额定值， – 细分步数必须整除255。如3、5、15、17、51、85。
• 细分为3步，对应的数字量为55H、AAH 、FFH • 细分为15步，对应的数字量为11H、22H 、33H、44H、
3.2 步进电机的特性
一、静转矩特性（矩角特性） 失调角θ：转子受到负载转矩Mc的作用，偏转一定角度。 当电磁转矩Mm与负载转矩Mc相等时，转子处于平衡状态。
静转矩特性：静态时电机静转矩与 转子失调角的关系Mm＝f（ θ）， 近似为一正弦曲线。
Mm
最大静转矩Mmax
θt/2 π
θt
-θt/2 -π
• 起动频率与转子转动惯量J 及负载转矩Tc的关系称为起 fq 动惯频特性。
1T7c.J
五、单步运行与振荡
• 单步运行指转动一步或工作频率很低的 情况。
在摩擦力矩和各种阻尼的作用下，振荡逐 渐衰减，最后稳定在平衡位置。
θ
t 18
3.3 步进电机的驱动电路
一、单电压驱动电路
当相控制为‘0’时，T截止。
3 VP
R11
T8 R10
VS
R12 恒流采样电阻
参考电压
23
2.斩波平滑功放电路
与单电压驱动电路比较： 无Ro；控制电路由门电路组成
工作时，Vin输入步进方波， Vm输入一个脉冲序列
Vin
Vm
Vin
iL
Vm
U
iL
Rd
Lr D
& Vb T
24
3.3 步进电机的细分驱动电路
一、基本原理
• 单三拍运行方式：
36V t1 t2
5V
t3
21
22
三、斩波型功率放大电路
1.斩波恒流驱动电路
T8导通 Vin
+5V
D1
Vb
R5
iL
VV6b
T5
R6
Vs>Vp，T4截止
Vin
Vs<Vp，T4导通 T8截止
R7 D2
V
R1 T1
R3 R2 T2
+5V
R8
T6
T3 T4
R4 L
R9
iL
D4 D3
R13
T7
6
OP 1
2
14
三、动态矩频特性
• 步进电机连续运行时，用于克服负载转矩 和加减速惯量而不失步运行的最大转矩 （失步转矩）与频率的关系，M（f）。
M
f
15
工作方式对矩频 特性的影响：
1.6 1.25
0.1
16
四、起动惯频特性
• 起动频率：步进电机由静止 突然起动，能够不失步完成 起动并进入正常运行所能达 到的最高频率。
0
θ
-π -π/2 π/2 π
θ＝± π不稳定平衡点
静稳定区
θ＝0稳定平衡点
13
二、动稳定区 从一种通电状态转换到另一种通电状
态，不会引起失步的区域。 - π +θbc< θ <+ π+ θ bc
单三拍， θbc＝2 π/3 六拍， θbc＝ π/3
拍数越多，动稳定区越接近静稳定区， 运行时越不易失步。ABCABCA
A
B
C
6
双三拍：
AB BC CA AB BC CA AB A B C
7
六拍（单－双拍）：
A AB B BC C CA A AB B BC C CA A B C
对于四相步进电机：单四拍、双四拍、八拍
8
几个概念：
• 工作频率：步进电机输入脉冲的频率fw
• 步进周期：每转动一步所需的时间Tw
单拍 双拍 单双拍
步进 周期
TW TW TW
每相 通电 时间
TW
2TW
3TW
相电 流
小 较大 最大
高频 特性
差 一般 好
转矩
差 一般 好
电磁 阻尼
差 较好 较好
振荡
多 少 极少
功率 损耗
小 大 中
10
步进电机需满足：
1.形成错齿：定子绕组磁极的分角度不能 被齿距角整除。 120 °/90 °＝4/3
360 0
– 每拍运动增量为步距 Z R 3
•六拍运行方式：
–每拍运动增量为步距角
360 0 1 Z R 3 2
–其原因是：A－－AB－－B
25
一、基本原理
• 细分控制：
– 通过控制绕组中电流的数值，调整步进电机 的步距大小，使步距角细分成若干步的步进 电机控制方法就叫做细分控制。
A
B
26
二、可变细分控制功率放大电路
高压控制
RO
R2
5V L r D2
U2
R3
T2
20
工作过程：
高压工作：t1～t2，T1、T2导通， D1、D2截止。
i1
36
t
(1e )
rRO
低压工作：t2～t3，T1截止，D1
导通。
I 5 r R0
关断：t3以后，T1、T2截止， 绕组放电。
高压触发 高压控制 相控制
绕组电压 绕组电流
L（r） D2 R2 36V 地 5V D1 R0
第三章 步进电机微 机控制系统
STEPPING MOTOR
weixing@
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
3.1 步进电机工作原理与结构
A、B、C 三相通电 一周，转 子旋转 90°，即 一个齿距
角。
4
• 一相绕组通电，称为一拍；转子旋 转的角度为一个步距角；磁场旋转 一周（360°），需A、B、C三相绕 组轮流通电一个周期，即需三拍， 称单三拍。
A-B-C-A顺序，正转 A-C-B-A顺序，反转
5
定子绕组电流波形：
• 单三拍
• 进齿周期：转子转动一个齿距所需时间
• 齿距角： • • 步距角：
t 360
ZR
ZR转子齿数
bt 360360
例：ZR＝40，θt ＝9°，θb＝ 3 °或1.5 °
N ZRN ZRkm
•
k=1,2;m相数;N拍数
• 步进电机的转速：n 60 fw , rpm
ZRN
9
三种工作方式比较：
工作 方式
当相控制为‘1’时，T导通。U=I(RO+r）
U
t
i I(1e r )
r
L RO
r
f
L Rd RO r
i
RO
Rd
Lr D
相控制
T
19
二、高低压（双电压）驱动电路
当相控制为‘0’有效时，U2截止，T2导通。 当相控制为‘1’无效时，U2导通，T2截止。
高压触发
单稳 触发
相控制
36V
U1 R1
T1 D1 5V
2.实现对齿：定子绕组磁极的分角度被齿 距角除后所得的余数，应是步距角的倍 数，且倍数值和相数不能有共因子。
120 °/90 °余30 ° ，是30 °或15 °的1倍或2倍， 和相数3没有共因子。
11
• 定子相数越多，精度 越高，但电源复杂。 一般做到六相。
• 定子每个磁极上做出 若干小齿。
12
MCU
D/A
AMP
比较 放大
R
• 利用D/A转换器，输出可变的电压信号，经 放大，比较放大，线性功率放大控制绕组电 流的变化。
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MCU
D/A
AMP
比较 放大
R
• 单片机输出数字量0~255,
– 当输出255时对应电流为额定值， – 细分步数必须整除255。如3、5、15、17、51、85。
• 细分为3步，对应的数字量为55H、AAH 、FFH • 细分为15步，对应的数字量为11H、22H 、33H、44H、
3.2 步进电机的特性
一、静转矩特性（矩角特性） 失调角θ：转子受到负载转矩Mc的作用，偏转一定角度。 当电磁转矩Mm与负载转矩Mc相等时，转子处于平衡状态。
静转矩特性：静态时电机静转矩与 转子失调角的关系Mm＝f（ θ）， 近似为一正弦曲线。
Mm
最大静转矩Mmax
θt/2 π
θt
-θt/2 -π
• 起动频率与转子转动惯量J 及负载转矩Tc的关系称为起 fq 动惯频特性。
1T7c.J
五、单步运行与振荡
• 单步运行指转动一步或工作频率很低的 情况。
在摩擦力矩和各种阻尼的作用下，振荡逐 渐衰减，最后稳定在平衡位置。
θ
t 18
3.3 步进电机的驱动电路
一、单电压驱动电路
当相控制为‘0’时，T截止。
3 VP
R11
T8 R10
VS
R12 恒流采样电阻
参考电压
23
2.斩波平滑功放电路
与单电压驱动电路比较： 无Ro；控制电路由门电路组成
工作时，Vin输入步进方波， Vm输入一个脉冲序列
Vin
Vm
Vin
iL
Vm
U
iL
Rd
Lr D
& Vb T
24
3.3 步进电机的细分驱动电路
一、基本原理
• 单三拍运行方式：
36V t1 t2
5V
t3
21
22
三、斩波型功率放大电路
1.斩波恒流驱动电路
T8导通 Vin
+5V
D1
Vb
R5
iL
VV6b
T5
R6
Vs>Vp，T4截止
Vin
Vs<Vp，T4导通 T8截止
R7 D2
V
R1 T1
R3 R2 T2
+5V
R8
T6
T3 T4
R4 L
R9
iL
D4 D3
R13
T7
6
OP 1
2
14
三、动态矩频特性
• 步进电机连续运行时，用于克服负载转矩 和加减速惯量而不失步运行的最大转矩 （失步转矩）与频率的关系，M（f）。
M
f
15
工作方式对矩频 特性的影响：
1.6 1.25
0.1
16
四、起动惯频特性
• 起动频率：步进电机由静止 突然起动，能够不失步完成 起动并进入正常运行所能达 到的最高频率。
0
θ
-π -π/2 π/2 π
θ＝± π不稳定平衡点
静稳定区
θ＝0稳定平衡点
13
二、动稳定区 从一种通电状态转换到另一种通电状
态，不会引起失步的区域。 - π +θbc< θ <+ π+ θ bc
单三拍， θbc＝2 π/3 六拍， θbc＝ π/3
拍数越多，动稳定区越接近静稳定区， 运行时越不易失步。ABCABCA
A
B
C
6
双三拍：
AB BC CA AB BC CA AB A B C
7
六拍（单－双拍）：
A AB B BC C CA A AB B BC C CA A B C
对于四相步进电机：单四拍、双四拍、八拍
8
几个概念：
• 工作频率：步进电机输入脉冲的频率fw
• 步进周期：每转动一步所需的时间Tw
单拍 双拍 单双拍
步进 周期
TW TW TW
每相 通电 时间
TW
2TW
3TW
相电 流
小 较大 最大
高频 特性
差 一般 好
转矩
差 一般 好
电磁 阻尼
差 较好 较好
振荡
多 少 极少
功率 损耗
小 大 中
10
步进电机需满足：
1.形成错齿：定子绕组磁极的分角度不能 被齿距角整除。 120 °/90 °＝4/3
360 0
– 每拍运动增量为步距 Z R 3
•六拍运行方式：
–每拍运动增量为步距角
360 0 1 Z R 3 2
–其原因是：A－－AB－－B
25
一、基本原理
• 细分控制：
– 通过控制绕组中电流的数值，调整步进电机 的步距大小，使步距角细分成若干步的步进 电机控制方法就叫做细分控制。
A
B
26
二、可变细分控制功率放大电路
高压控制
RO
R2
5V L r D2
U2
R3
T2
20
工作过程：
高压工作：t1～t2，T1、T2导通， D1、D2截止。
i1
36
t
(1e )
rRO
低压工作：t2～t3，T1截止，D1
导通。
I 5 r R0
关断：t3以后，T1、T2截止， 绕组放电。
高压触发 高压控制 相控制
绕组电压 绕组电流
L（r） D2 R2 36V 地 5V D1 R0
第三章 步进电机微 机控制系统
STEPPING MOTOR
weixing@
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
3.1 步进电机工作原理与结构