（步进电机控制系统的设计与实现）

力矩力半径力矩与电机有效体积安匝数磁密成正比只考虑线性状态因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。

二感应子式步进电机特点感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。

因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳噪音低低频振动小。

感应子式步进电机种程度上可以看作是低速同步电机。

个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。

必须采用双极电压驱动，而反应式电机则不能如此。

例如四相，八相运行完全可以采用二相八拍运行方式。

个二相电机的内部绕组与四相电机完全致，小功率电机般直接接为二相，而功率大点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线四相，这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。

分类感应子式步进电机以相数可分为二相电机三相电机四相电机五相电机等。

以机座号电机外径可分为为感应子式步进电机代号国际标准，而像等均为国内标准。

步进电机的静态指标术语相数产生不同对极磁场的激磁线圈对数。

常用表示。

拍数完成个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用表示，或指电机转过个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即，四相八拍运行方式即步距角对应个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。

度转子齿数运行拍数，以常规二四相，转子齿为齿电机为例。

四拍运行时步距角为度度俗称整步，八拍运行时步距角为度度俗称半步。

定位转矩电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的静转矩电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。

此力矩是衡量电机体积几何尺寸的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。

虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。

步进电机动态指标及术语步距角精度步进电机每转过个步距角的实际值与理论值的误差。

用百分比表示误差步距角。

不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在之内，八拍运行时应在以内。

失步电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。

称之为失步。

失调角转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

最大空载起动频率电机在种驱动形式电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。

最大空载的运行频率电机在种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

运行矩频特性电机在种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。

如下图所示其它特性还有惯频特性起动频率特性等。

电机旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流而非静态电流，平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。

如下图所示其中，曲线电流最大或电压最高曲线电流最小或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。

要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。

电机的共振点步进电机均有固定的共振区域，二四相感应子式步进电机的共振区般在之间步距角度或在左右步距角为度，电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，般工作点均应偏移共振区较多。

电机正反转控制当电机绕组通电时序为时为正转，通电时序为时为反转。

三驱动控制系统组成使用控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下脉冲信号的产生脉冲信号般由单片机或产生，般脉冲信号的占空比为动器来解决，也可以采用相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。

电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压电流或加些阻尼的解决。

电机在度以下工作，应采用小电流大电感低电压来驱动。

应遵循先选电机后选驱动的原则。

九心得体会这次课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学的到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次设计，进步加深了对的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。

特别是当每个子模块编写调试成功时，心里特别的开心。

但是在编写顶层文件的程序时，遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有，在细心的检查下，终于找出了和警告，排除困难后，程序编译就通过了，心里终于舒了口气。

在波形仿真时，也遇到了点困难，想要的结果不能在波形上得到正确的显示在设定输入的时钟信号后，数字秒表开始计数，但是始终看不到秒和小时的循环计数。

后来，在数十次的调试之后，才发现是因为输入的时钟信号对于器件的延迟时间来说太短了。

经过屡次调试，终于找到了比较合适的输入数值时钟周期设置在秒左右比较合适。

另外，的值需要设置的长点左右，这样就可以观察到完整的仿真结果。

其次，在连接各个模块的时候定要注意各个输入输出引脚的线宽，因为每个线宽是不样的，只要让各个线宽互相匹配，才能得出正确的结果，否则，出现任何点小的误差就会导致整个文件系统的编译出现提示，在器件的选择上也有定的技巧，只有选择了合适当前电路所适合的器件，编译才能得到完满成功。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

总的来说，这次设计的步进电机细分驱动控制电路还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在石老师的辛勤的指导下，终于游逆而解，有点小小的成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力，使自己对以后的路有了更加清楚的认识，同时，对未来有了更多的信心。

最后，对给过我帮助的石老师再次表示忠心的感谢，参考文献谭会生，张昌凡技术及应用西安西安电子科技大学出版社，王锁萍，龚建荣电子设计自动化教程成都电子科技大学出版社，张凯，林伟实例剖析北京国防工业出版社，黄正谨，徐坚系统设计技术入门与应用北京电子工业出版社，俞家琪，何立民步进电机基础教程北京北京航空航天大学出版社，第四全国大学生电子设计竞赛组委会第三全国大小生电子设计竞赛获奖作品北京北京理工大学出版社，左右，电机转速越高，占空比则越大。

信号分配我厂生产的感应子式步进电机以二四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下二相四拍为，步距角为度二相八拍为，步距角为度。

四相电机工作方式也有二种，四相四拍为，步距角为度四相八拍为，步距角为度。

功率放大功率放大是驱动系统最为重要的部分。

步进电机在定转速下的转矩取决于它的动