步進(jìn)電機(jī)是一種直接將電脈沖轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動的機(jī)電裝置，通過控制施加在電機(jī)線圈上的電脈沖順序、 頻率和數(shù)量， 可以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、 速度和旋轉(zhuǎn)角度的控制。在不借助帶位置感應(yīng)的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的情況下、 使用步進(jìn)電機(jī)與其配套的驅(qū)動器共同組成的控制簡便、 低成本的開環(huán)控制系統(tǒng)， 就可以實(shí)現(xiàn)精確的位置和速度控制。

步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子技術(shù)和精密制造技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，而步進(jìn)電機(jī)與齒輪傳動機(jī)構(gòu)組合成減速齒輪箱，也在越來越多的應(yīng)用場景中看到，今天和大家一起來了解一下這一類的減速傳動機(jī)構(gòu)。

步進(jìn)電機(jī)如何減速？

步進(jìn)電機(jī)作為一種常用、應(yīng)用廣泛的驅(qū)動電機(jī)，通常會搭配減速設(shè)備一起使用，以達(dá)到理想傳動效果；而步進(jìn)電機(jī)常用的減速設(shè)備和方法，有如減速齒輪箱、編碼器、控制器、脈沖信號等。

脈沖信號減速：步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)輸入的脈沖信號的變化來改變的。從理論上講，給驅(qū)動器一個脈沖，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個步距角(細(xì)分時為一個細(xì)分步距角)。實(shí)際上，如果脈沖信號變化太快，步進(jìn)電機(jī)由于內(nèi)部的反向電動勢的阻尼作用，轉(zhuǎn)子與定子之間的磁反應(yīng)將跟隨不上電信號的變化，將導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)和丟步。

減速齒輪箱減速：步進(jìn)電機(jī)搭載減速齒輪箱一起使用，步進(jìn)電機(jī)輸出高速、低扭矩轉(zhuǎn)速，連接減速齒輪箱，齒輪箱內(nèi)部減速齒輪組嚙合傳動形成的減速比，將步進(jìn)電機(jī)輸出的高速降低，而且提升傳動扭矩，達(dá)到理想傳動效果；減速效果取決于齒輪箱的減速傳動比，減速比越大，輸出轉(zhuǎn)速越小，反之亦然。

曲線指數(shù)控制速度：指數(shù)曲線，在軟件編程中，先算好時間常數(shù)存貯在計(jì)算機(jī)存貯器內(nèi)，工作時指向選取。通常，完成步進(jìn)電機(jī)的加減速時間為300ms以上。如果使用過于短的加減速時間，對絕大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)來說，就會難以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)。

編碼器控制減速：PID 控制作為一種簡單而實(shí)用的控制方法 , 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動中獲得了廣泛的應(yīng)用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實(shí)際輸出值 c(t) 構(gòu)成控制偏差e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量 ,對被控對象進(jìn)行控制 。文獻(xiàn)將集成位置傳感器用于二相混合式步進(jìn)電機(jī)中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎(chǔ) ,設(shè)計(jì)出了一個可自動調(diào)節(jié)的 PI 速度控制器,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性。文獻(xiàn)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ,設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機(jī)向指定位置運(yùn)動 。最后 ,通過仿真驗(yàn)證了該控制具有較好的動態(tài)響應(yīng)特性 。采用 PID 控制器具有結(jié)構(gòu)簡單 、魯棒性強(qiáng) 、可靠性高等優(yōu)點(diǎn) ,但是它無法有效應(yīng)對系統(tǒng)中的不確定信息 。

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審核編輯 黃宇