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步進電機的細分驅動控制

步進電機由于受到自身制造工藝的限制，如步距角的大小由轉子齒數和運行拍數決定，但轉子齒數和運行拍數是有限的，因此步進電機的步距角一般較大并且是固定的,步進的分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運行時振動，噪音比其他微電機都高,使物理裝置容易疲勞或損壞。這些缺點使步進電機只能應用在一些要求較低的場合，對要求較高的場合，只能采取閉環控制，增加了系統的復雜性，這些缺點嚴重限制了步進電機作為優良的開環控制組件的有效利用。細分驅動技術在一定程度上有效地克服了這些缺點。 

步進電機細分驅動技術是年代中期發展起來的一種可以顯著改善步進電機綜合使用性能的驅動技術。年美國學者、頭次在美國增量運動控制系統及器件年會上提出步進電機步距角細分的控制方法。在其后的二十多年里,步進電機細分驅動得到了很大的發展。逐步發展到上世紀九十年代完全成熟的。我國對細分驅動技術的研究,起步時間與國外相差無幾。

詳解導致步進電機定位不準的原因

強行使電機以要求的速度(大于極限起動預率)直接起動，可能會發生“丟步’或無響應。而當電機運行至終點時，雖然已經立即停止發脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會發生沖過終點的現象，即產生過沖。    

由于慣性作用產生過沖現象并出現步進電機定位不準確的主要原因有以下幾點：     

（1）要求步進電機起動之初速度過高，遠遠超過步進電機的極限起動頻率，或者說是加速度太大，從而造成“丟布”情況；     

（2）步機電機馬達的功率達不到系統的要求；     

（3）步進電機在工作過程中或許遭受到干擾導致電機定位不準；     

（4）控制系統的控制器產生失誤動作；     

（5）換向時丟脈沖，單向運行定位準確，換向后定位出現偏差，并隨著換向次數的增加導致其偏差值就越明顯；     

（6）軟件存在設計缺陷；     

由于開環控制系統具有操作方便，價格低廉的優點，所以我國所采用基本是以開環控制反應式步進電機為主。雖然步進電機應用廣泛，但其并不能如同普通的交(直)流電機在常規條件下使用，且從起點到終點的運行速度在理論狀況下，在電機的極限起動頻率大于運行的速度時，電機可按要求運行，并可達到預期的運行速度。運行至行程結束時，也能立即發出可以實現停止功能的脈沖，并使電機停止運行。但實際情況是，步進電機能實現的極限起動預率較低，遠不能滿足較高的運行速度的要求。在這種工作狀況下，強行使電機以要求的速度(大于極限起動預率)直接起動，則會發生“丟步”或無響應。而當電機運行至終點時，雖然已經立即停止發脈沖，令其停止，但由于慣性作用，會發生沖過終點的現象，即產生過沖。      

需要我們特別注意的問題是，為了要保證系統的定位精準度并獲得較高的定位速度，主流系統都將定位過程劃分為兩種階段進行。分別為：粗定位階段及精定位階段。根據生產實踐經驗，“丟步”和“過沖”是步進電機在運行中很常出現的兩種嚴重影響步進電機定位精度的“罪魁禍首”。

步進電機

步進電機是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或線位移的電動機。每輸入一個脈沖信號，轉子就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比。因此，步進電動機又稱脈沖電動機。步進電機又稱為脈沖電機，基于基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。

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其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。這被認為是的步進電機。二十世紀初，在電話自動交換機中廣泛使用了步進電機。要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發不同的驅動器，開發難度和開發成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣。由于步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數據控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨著微電子和計算機技術的發展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產生控制脈沖,驅動硬件電路。