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步进电机驱动器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解步进电机的工作原理，掌握步进电机驱动器的种类及功能。
2. 学习步进电机驱动器的电路连接方式，了解参数设置对步进电机性能的影响。
3. 掌握步进电机驱动程序编写的基本方法，学会运用相关函数控制步进电机运动。
技能目标：1. 能够正确选用步进电机驱动器，完成电路连接和参数设置。
2. 熟练运用编程软件编写步进电机驱动程序，实现步进电机的精确控制。
3. 培养动手实践能力，学会分析并解决步进电机控制过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对步进电机驱动技术研究的兴趣，激发创新意识。
2. 培养学生团队协作意识，学会与他人共同解决问题。
3. 增强学生对我国电机驱动技术发展的自豪感，培养爱国主义情怀。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，以理论知识为基础，重点培养学生的动手操作能力和实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的电子电路基础知识，具备初步编程能力，对步进电机控制有一定了解。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践，鼓励学生创新思维，提高解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 步进电机原理及分类：介绍步进电机的工作原理、特点及分类，结合教材第二章内容，理解步进电机在自动化领域的应用。
- 步进电机原理- 步进电机分类- 步进电机应用领域2. 步进电机驱动器：学习步进电机驱动器的功能、选型及参数设置，参考教材第三章内容，掌握驱动器与步进电机的连接方法。
- 步进电机驱动器功能- 驱动器选型- 参数设置及电路连接3. 步进电机驱动程序编写：学习编写步进电机驱动程序，结合教材第四章内容，熟练使用相关函数实现步进电机的运动控制。
- 驱动程序基本结构- 常用函数及功能- 实现步进电机运动控制4. 步进电机控制系统实践：结合教材第五章内容，进行步进电机控制系统实践，培养动手操作能力及问题解决能力。
有关步进电动机驱动系统的基本知识1、系统常识：步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。
步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。
对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。
2、系统概述：步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。
当步进电动机驱动器接收到一个脉冲信号（来自控制器），它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
3、系统控制：步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源（步进电动机驱动器）。
控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的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。
4、用途：步进电动机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着微电子和计算机技术的发展（步进电动机驱动器性能提高），步进电动机的需求量与日俱增。
步进电动机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。
5、步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等。
（1）反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。
其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。
一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到10‟）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。
（2）永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。
一、实训目的本次实训旨在使学生了解步进电机驱动器的基本原理、组成结构和工作方式，掌握步进电机驱动器的调试方法，并通过实际操作提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。
二、实训内容1. 步进电机驱动器基本原理步进电机驱动器是将脉冲信号转换为角位移的执行机构。
它主要由脉冲发生器、驱动电路、电机和反馈系统组成。
当脉冲发生器输出一定频率的脉冲信号时，驱动电路根据脉冲信号控制电机的转动，实现精确的位置控制。
2. 步进电机驱动器组成结构（1）脉冲发生器：产生一定频率和周期的脉冲信号。
（2）驱动电路：将脉冲信号转换为电机驱动所需的电流和电压。
（3）电机：将电能转换为机械能，实现角位移。
（4）反馈系统：实时监测电机的位置和速度，为脉冲发生器提供反馈信号。
3. 步进电机驱动器工作方式步进电机驱动器通过控制脉冲信号的频率和周期，实现电机的精确位置控制。
当脉冲信号频率较高时，电机转速较快；当脉冲信号频率较低时，电机转速较慢。
4. 实训步骤（1）了解步进电机驱动器的基本原理和组成结构。
（2）观察步进电机驱动器的实物，了解各组成部分的功能。
（3）搭建步进电机驱动器实验电路。
（4）调试步进电机驱动器，实现电机的精确位置控制。
（5）分析实验数据，总结实验结果。
三、实训过程1. 观察步进电机驱动器实物通过观察步进电机驱动器实物，了解各组成部分的功能，为后续实验做好准备。
2. 搭建实验电路根据实验要求，搭建步进电机驱动器实验电路。
实验电路主要包括脉冲发生器、驱动电路、电机和反馈系统。
3. 调试步进电机驱动器（1）连接脉冲发生器，输出一定频率和周期的脉冲信号。
（2）调整驱动电路参数，使电机正常转动。
（3）观察电机转动情况，确保电机转动平稳、无异常。
（4）调整反馈系统，使脉冲发生器根据电机实际位置调整脉冲信号。
4. 分析实验数据通过实验数据，分析步进电机驱动器的性能。
主要分析内容包括：（1）电机转速与脉冲信号频率的关系。
（2）电机转速与负载的关系。
步进电机调试驱动器设置与步进角度调整步进电机是一种常用的电机类型，广泛应用于各种自动化设备和机械系统中。
在使用步进电机时，我们需要进行步进电机的调试、驱动器设置以及步进角度的调整。
本文将详细介绍这些方面的内容以及相应的操作步骤。
一、步进电机调试步进电机调试是为了确保电机正常工作，并且能够按照要求准确地运动。
步进电机调试的主要步骤如下：1. 连接电机和驱动器：根据电机和驱动器的接线图，将步进电机与驱动器正确连接。
2. 设置驱动器参数：根据步进电机和驱动器的规格参数，对驱动器的一些参数进行设置。
如电流、细分、加速度等。
3. 调试控制信号：连接控制器和驱动器，通过控制信号来控制步进电机的运动。
4. 运动测试：通过控制器发送指令，检查步进电机是否按照预期进行旋转或运动。
5. 调整参数：根据测试结果，逐步调整驱动器的参数，直至步进电机能够稳定工作。
二、驱动器设置驱动器是控制步进电机运动的关键设备，正确的驱动器设置可以确保步进电机的正常运行。
下面是一些常见的驱动器设置内容：1. 电流设置：根据步进电机的额定电流和电机负载的情况，设置驱动器的电流。
过大的电流会导致电机发热，过小的电流则会导致电机无法正常运转。
2. 细分设置：细分是指将电机的旋转角度分为若干小份，使电机的运动更加平滑。
根据应用的要求，设置驱动器的细分参数，一般细分设置越大，电机的分辨率越高，但是会增加驱动器的计算和处理压力。
3. 加速度设置：根据步进电机的工作环境和应用要求，设置驱动器的加速度参数。
加速度设置的好坏直接影响到电机的运动质量，合理的加速度能够提高步进电机的定位精度和运动速度。
4. 步进角度设置：步进电机的步进角度是电机一次运动所转过的角度。
根据步进电机的型号和应用需求，设置驱动器的步进角度参数。
步进角度设置不当会导致电机无法准确运动或者定位失效。
三、步进角度调整步进电机的步进角度是其最基本的特性之一，一旦步进角度设置不准确，将会影响到电机的运动和定位。
创新与选作实验六步进电动机驱动系统的调试及使用实验方案设计2学时，实验方案实施2学时。
一、实验设计参考目标1．熟悉步进电机运行原理及其驱动系统的连接。
2．掌握步进电机性能特性及其与驱动器的关系。
3．了解步进电机驱动系统的加减速特性。
二、实验设计参考原理1．步进电机的工作原理2．步进电机的驱动电路控制方式3．步进电机的主要特性（1）步距角和步距误差（2）静态矩角特性和最大静转矩特性（3）步进电机矩频特性三、实验设备、仪器、工具或材料１．57HS13 两相混合式步进电动机一台;２．M535 两相双极性细分驱动器一台;３．CZ-0.5 5NM磁粉制动器一台;４．光电编码器一只(2500或3600线,A、B、Z信号,带线驱动器输出);５．世纪星数控系统一套;６．可安装于步进电机轴上的惯量圆盘。
四、实验设计主要内容1．步进电动机的工作原理；2．步进电动机的驱动电路与控制方式；3．步进电动机的主要特性；五、实验步骤1．步进电机安装于负载测试台上,松开与磁粉制动器的联轴器,光电编码器与步进电机连接.按图11 将步进电机、M535步进电机驱动器、HNC-21世纪星数控系统连接起来(参数HNC-21世纪星说明书2、9、3节)；2．HNC-21TF数控系统参数设置；3．M535步进电机驱动器参数设置；4．在线路和电源检查无误后,进行通电试运行,用手动或手摇发送脉冲,控制电机慢速转动和正反转,在没有堵转等异常声音情况下,逐渐控制电机快速转动；5．测定步进电机的步距角；6．测定步进电机的静转矩特性；7．测定步进电机的空载起动频率；8．测定步进电机的起动惯频特性；9．测定步进电机的运行矩频特性。
六、实验设计注意事项注意步进电机绕组的联接方式（串联、并联），步进电机控制的加、减速对步进电机运行的作用，按什么原则来选择系统的加、减速时间常数。
七、实验数据、现象记录八、实验实施过程思考点1、描述步进电机控制原理；2、说明开环控制框图;3、区分步进电机控制系统的强、弱电连接；4、简要说明步进电机控制系统投入运转的操作步骤；5、比较步进电机绕组串联与绕组并联时,矩频特性之差别;6、说明步进电机控制的加、减速对步进电机运行的作用,按什么原则来选择系统的加、减速时间常数;7、在实验当中如出现故障，分析故障现象及采用何种措施排除故障。
步进电机驱动器的使用说明
二、步进电机驱动器的使用说明
本驱动器为M415B细分驱动器，适合驱动中小型的任何1。
5A相电流以下的两相或四相混合式步进电机.PUL为脉冲信号，通过控制脉冲的频率来控制步进电机的运行速度,DIR为方向控制。
通过细分设定来确定步进电机旋转一圈的脉冲数.
1．引脚信号定义
2.引脚信号功能的详解
3。
电气特性
4。
细分和电流设定
细分设定
改变驱动器的细分倍数,可改变电机旋转一圈所需的脉冲数
电流设定
对于同一电机，电流设定值越大时，电机的输出力矩越大，但电流大的同时电机和驱动器的发热也比较严重，所以一般情况是把电流设成供电机长期工作时出现温热但不过热的数值。
注意：电流设定后请运转电机15～30分钟,如电机温升太高，应降低电流设定值。
附：详情请参照M415B。
pdf。
课韪一基于PLC的三相六拍步进电动机控制程序设计一、课题内容：用PLC控制三相六拍步进电机，其控制要求如下：1．三相步进电动机有三个绕组：A、B、C，正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A2．要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
二、课题要求：1．按题意要求，对PLC进行选型，画出PLC端子接线图。
2．完成梯形图控制程序设计，完成调试。
3. 完成课程设计书。
课韪二艺术彩灯造型的PLC控制某艺术彩灯造型演示板如图所示，图中A、B、C、D、E、F、G、H为八只彩灯，呈环形分布，控制要求如下（灯的点亮顺序）将启动开关S1合上，八只彩灯同时亮1s，即ABCDEFFH同时亮1s，接着八只彩灯按逆时针方向轮流各亮1s，即A亮1s→B亮1s→C亮1s→D亮1s→E亮1s→F亮1s→G亮1s →H亮1s;接下来八只彩灯又同时亮1s,即ABCDEFFH同时亮1s，然后八只彩灯按顺时针方向轮流各亮1s，即H亮1s→G亮1s→F亮1s→E亮1s→D亮1s→C亮1s→B亮1s→A亮1s。
然后按此顺序重复执行，按下停止开关S2，所有灯灭。
课题三全自动洗衣机PLC控制一、课题内容：全自动洗衣机运行框图及梯形图控制程序的编制，并画出硬件接线图。
二、控制要求：（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水（2）2秒后开始洗涤（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒（5）开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍（6）清洗完成，报警3秒并自动停机（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）课题四病床呼叫器的PLC控制一、任务描述某住院病房有14个房间，每个房间有4张床，病床编号由房间号和床号组成，分别为011、012、013、014、021、022、 (141)142、143、144。
步进电机的原理及控制方法步进电机是一种常见的电机类型，具有精准定位、简单控制等优点，在许多应用领域得到广泛应用。
本文将介绍步进电机的工作原理以及常见的控制方法。
1. 工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械位移的电机。
其工作原理基于磁场相互作用，根据电磁学原理可分为单相和双相两种类型。
1.1 单相步进电机单相步进电机由定子和转子两部分组成，定子上绕有线圈，通电时产生磁场。
转子上装有磁性材料，根据两者之间磁场相互作用来实现旋转。
1.2 双相步进电机双相步进电机比单相步进电机更常见，其定子上有两组线圈，通电时可以产生不同方向的磁场，从而实现精确的步进运动。
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。
2.1 开环控制开环控制是指通过给步进电机提供一定频率和脉冲数的信号来实现旋转运动，但无法保证绝对的位置精准度。
这种方法简单易实现，适用于一些对位置要求不高的应用场景。
2.2 闭环控制闭环控制通过在步进电机系统中加入位置反馈传感器，实时监测电机位置并与设定位置进行比较，从而调整控制信号以实现精确的位置控制。
闭环控制能够提高系统的稳定性和精度，适用于对位置要求较高的应用。
3. 应用领域步进电机在许多领域得到广泛应用，如打印设备、数控机床、医疗设备等。
其精准性和简单控制特点使其成为自动化设备中重要的驱动元件。
结语步进电机作为一种重要的电机类型，具有独特的工作原理和控制方法，为许多自动化设备的驱动提供了可靠保障。
通过深入了解步进电机的原理和控制方法，可以更好地应用于实际场景中，发挥其优势，实现精准的位置控制和运动控制。
以我给的标题写文档，最低1503字，要求以Markdown文本格式输出，不要带图片，标题为：步进电机驱动方案# 步进电机驱动方案## 概述步进电机是一种将电脉冲信号转化为旋转运动的电动机。
它采用电磁原理工作，将电信号通过驱动器传递给电机，驱动电机精确地旋转到指定位置。
步进电机驱动方案是将电机与驱动器和控制器相结合的系统，用于控制步进电机的旋转运动。
本文将介绍步进电机驱动方案的基本原理、常见的驱动方式以及其应用场景。
## 基本原理步进电机驱动方案的基本原理是将电脉冲信号转换为步进电机的旋转运动。
步进电机的转动是通过控制电机内部的旋转磁场来实现的，而驱动器则负责将输入的电信号转化为适合电机工作的信号。
步进电机通常由电机本体和驱动器两部分组成。
电机本体是实际执行旋转运动的部分，它由定子和转子组成。
驱动器是将输入的电信号转换为电机可识别的信号，并控制电机旋转的部分。
步进电机通常有两种工作模式，一种是全步进模式，另一种是半步进模式。
全步进模式下，每个输入脉冲信号转动一定角度；半步进模式下，每个电脉冲信号可以使电机转动半个步距角。
## 驱动方式### 单相两线驱动单相两线驱动方式是最简单和常见的驱动方式之一。
它由电机本体、电源和单相两线驱动器组成。
电源提供所需的电压和电流，驱动器将电源输出的电信号转换为适合电机的驱动信号。
这种驱动方式的主要特点是简单、易于实现和成本较低。
但由于没有电流控制回路，无法精确控制步进电机的转动。
### 双相四线驱动双相四线驱动方式是一种常用的驱动方式。
它由电机本体、电源和双相四线驱动器组成。
与单相两线驱动不同的是，双相四线驱动方式使用了两个相位的电信号分别驱动两个绕组。
这种驱动方式的主要特点是可以精确控制步进电机的转动，具有较高的可靠性和稳定性。
但相对于单相两线驱动方式，它需要更多的线路连接。
### 微步进驱动微步进驱动方式是在全步进和半步进之间的一种驱动方式。
它可以将单个输入的电脉冲分解成多个部分步距角，从而实现更加精确的电机控制。
实验六步进电机驱动系统的构成、调试及使用一、实验目的与要求：1、熟悉步进电机运行原理及其驱动系统的连接；2、掌握步进电机性能特性及其与驱动器的关系；3、了解步进电机驱动系统的加减速特性。
二.实验仪器设备:１、57HS13 两相混合式步进电动机一台;２、M535 两相双极性细分驱动器一台;３、CZ-0.5 5NM磁粉制动器一台;４、光电编码器一只(2500或3600线,A、B、Z信号,带线驱动器输出);５、世纪星数控系统一套;６、可安装于步进电机轴上的惯量圆盘。
三.基础知识1、步进电机的工作原理步进电机是一种能将数字脉冲输入转换成旋转增量运动的电磁执行元件，每输入一个脉冲，转轴步进一个步距角增量，因此，步进电机能很方便地将电脉冲转换为角位移，具有较好的定位精度，无漂移和无积累定位误差的优点。
能跟踪一定频率范围的脉冲列，可作同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自动化设备及仪器。
步进电机按转矩产生的原理可分为反应式、永磁式及混合式步进电机；从控制绕组数量上可分为二相、三相、四相、五相、六相步进电机；从电流的极性上可分为单极性和双极性步进电机；从运动的型式上可分为旋转、直线、平面步进电机。
图1是永磁步进电机的结构原理,定子绕组分为A、B两相分别通以双极性电流i A、i B激励，如图（b）所示。
此时，定子产生的磁势Fs，转子为一对极的永磁体,产生的磁势Fr如图（b）所示, 转子的平衡位置处于Fr与定子合成磁场Fs相重合处，当按图（b）的时序改变激磁电流时，Fs每次移动π/2（反时针方向），转子也将跟踪Fs移动π/2,处于新平衡位置。
由于在一次通电循环之后，共有四次电流变化，称为四拍，转子恰好转了一圈，故可计算出步进电机的步距为360度º由于结构的原因，永磁步进电机只适用于大步距应用场合，其优点是电感小，可用较低电压驱动,但步距大，静刚度小。
图2是三相反应式步进电机工作原理示意图。
定子上有六个磁极，分成三对，称为三相。
磁极上的绕组分为A、B、C三相，分别通以单极性电流激磁。
定子每相磁极上分布有小齿，具有转子齿相同的齿距和相似的齿形。
当A相磁极小齿与转子齿对齐时，B相磁极小齿与转子齿错开1/3齿距，C相磁极小齿与转子齿错开2/3齿距。
如果以A-B-C-A(三拍)方式通电时，A相通电励磁后，即建立以A-A’为轴线的磁场,该磁场通过由定、转子所组成的磁路，并使转子齿在磁场力的作用下与定子齿对齐，如图2（a）所示。
接着，在A相切断的同时，B相接通，建立以B-B’为轴线的磁场，此时转子齿在磁场力的作用下与B相定子齿对齐。
同理，在B相切断的同时，C相接通,转子齿在磁场力的作用下与C相定子齿对齐。
在这样一次通电循环之后，转子转过一个齿距角，由此可计算出步距角β=360º/（3×Z2）。
其中,Z2为转子总齿数，3为循环拍数；若按图2（b）的通电时序CA-A-AB-B-BC-C-CA（六拍方式），一次通电循环之后，转子也转过一个齿距，其步距角为β=360º/（6×Z2）。
(a) (b)图2 反应式步进电机结构原理图由于Z2可以取较大值,如Z2=50-100,β可以达到1º以下，故反应式步进电机适用于小步距的应用场合，其优点是步距小，静刚度大，但电感大,需要较高电压驱动。
图3 二相混合式步进电机结构原理图混合式步进电机综合了永磁式及反应式步进电机两者的优点，因而得到广泛的应用。
图3为二相混合式步进电机结构原理图，定子与反应式步进电机类似，磁极上有控制绕组，极靴表面有小齿。
绕组为A、B两相，并通以双极性电流激励。
转子铁芯分成两段，中间有一环形永磁体，充磁方向为轴向，如图所示，两段转子铁芯的齿数和齿形完全一样，但互对位置沿圆周方向相错开1/2齿距角，即齿与槽相对。
由于永磁体的作用，其转子的齿带有固定的极性。
若A相通以正向电流， A相磁极产生的极性为A1和A3为S极，A2和A4为N极，由于转子齿左段为N极性，故A1和A3极的定子齿与转子齿对齐，而A2和A4的定子齿因与转子齿同极性，形成齿槽相对；在转子的右段，情况与左段相反，A2和A4的定子齿与转子齿对齐，而A1和A3则为齿槽相对。
磁路走向如图中箭头所示的方向沿轴向穿过转子左段，沿径向通过气隙和定子磁极，再沿轴向经过定子轭，沿径向通过定子磁极和气隙，进入右段转子。
若A相通以负向电流，A1和A3变为N极性，A2和A4变为S极，齿槽对应的情况与上述相反，也即电流从正方向改变为负方向后，转子将转过1/2齿距。
当A1每一次电流的变化，转子则转过1/4齿距。
一个电流周期，共发生四次电流转换(称为四拍)，转子则转过1个齿距，因此步进电机的步距为360度 360度β=———————————— =———————循环拍数×转子齿数 4×转子齿数若以两相八拍双极性电流激励，如图5所示，则步进电机的步距为前者的1/2，即360度β=——————————，称细分数为2。
8×转子齿数若A、B两相激励电流按图6 所示分成40等分的余弦函数和正弦函数采样点给定电流，则一个电流周期的循环拍数将为40，故步进电机的步距将成为360度β=——————————，称细分数为10。
40×转子齿数改变上述两相电流的采样点数，可以在一个驱动器上实现多种细分数或称为多种每转步数。
在三相、五相步进电机中,定子极数随之增加，相应地增加了通电循环的拍数，在一定的转子齿数下，可获得更小的步距角。
其结构原理与二相步进电机相似。
2、步进电机的驱动电路控制方式步进电机绕组的驱动电路，单极性电流一般采用图7（a）双管串联电路,双极性电流一般采用图7（b）的H桥电路;对于三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,见图7<c>图6 两相四十拍双极性激励电流转子每步转过的空间机械角度，即步距角β为β=360°º/Z2*N其中 Z2-转子齿数，N-运行拍数。
步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在有步距误差。
连续走若干步时，上述误差形成累积值。
转子转过一圈后，回至上一转的稳定位置，因此步进电机步距的误差不会长期积累。
步进电机步距的积累误差，是指一转范围内步距积累误差的最大值，步距误差和积累误差通常用度、分或者步距角的百分比表示。
影响步距误差和积累误差的主要因素有: 齿与磁极的分度精度；铁心迭压及装配精度；各相矩角特性之间差别的大小；气隙的不均匀程度等。
（2）静态矩角特性和最大静转矩特性所谓静态是指电机不改变通电状态，转子不动时的工作状态。
空载时，步进电机某相通以直流电流时，该相对应的定、转子齿对齐，这时转子无转矩输出。
如在电机轴上加一顺时针方向的负载转矩，步进电机转子则按顺时针方向转过一个小角度θ，称为失调角,这时转子电磁转矩T与负载转矩相等。
矩角特性是描述步进电机关系曲线。
矩频特性曲线上每一频率所对应的转矩称为动态转矩。
动态转矩除了和步进电机结构及材料有关外，还与步进电机绕组连接、驱动电路、驱动电压有密切的关系。
图10是混合式步进电机连续运行时的典型的矩频特性曲线。
机连接.按图11 将步进电机、M535步进电机驱动器与HNC-21世纪星数控系统连接2、世纪星HNC-21参数设置(参考文献[21])按表1对步进电机有关参数设置坐标轴参数，按表2设置硬件参数。
表1 坐标轴参数３、M535步进电机驱动器参数设置按驱动器前面板表格将细分数设置为2,将电机设置为57HS13步进电动机的额定电流.４、在线路和电源检查无误后,进行通电试运行,用手动或手摇发送脉冲,控制电机慢速转动和正反转,在没有堵转等异常声音情况下,逐渐控制电机快速转动.５、测定步进电机的步距角用手动方式发送单脉冲,从世纪星显示屏上记录工件实际坐标值,计算步进电机的步距角实际坐标值×360度 360度β= (取最接近数值———— 整数);脉冲数(n)×4×光电编码器线数 (n>20) β计算每一步脉冲的实际坐标增量值,换算成实际步距角 单脉冲实际坐标增量值×360度 βn = ——————————4×光电编码器线数由β和βn 计算出步距精度 =∆β(βn -β)/β。
将记录和计算数据填入表3。
表3６、测定步进电机的静转矩特性:步进电机处于锁定状态(即不发送脉冲给驱动器),用测力扳手或悬挂砝码给步进电机施加外加转矩T,并读取对应的转子轴偏转角θ(从记录工件实际坐标值换算),记录一组转矩T 与偏转角数据,直至最大转矩点。
计算步进电机的静态刚度静态刚度=弧度））（(//θθ∆∆=Nm T d dT 。
注意:由于在锁定状态时,驱动器电流自动地减半,实际静态刚度还可能增大一倍。
将记录和计算数据填入表4。
表4７、测定步进电机的空载起动频率:拆去光电编码器,让步进电机空载。
在步进电机轴伸处作一标记,由世纪星设置步进电机整数转的位移(例如1...转×脉冲数/转)和速度,且加减速时间常数也设置为零.步进电机处于锁定状态下,执行上述命令。
步进电机突然起动并突然停止,从轴伸标记判断步进电机是否失步.若起动成功,则提高速度参数再测试,直至某一临界速度,并由此速度换算为步数/秒,即为电机的空载起动频率.８、测定步进电机的起动惯频特性:在步进电机轴伸上安装惯量圆盘,用上述7)的方法测试其起动频率.随着惯量增加,起动频率下降。
将记录和计算数据填入表5。
表5９、测定步进电机的运行矩频特性:将步进电机与磁粉制动器用联轴器相连接.由世纪星设置步进电机的速度(即为步进电机的运行频率),且将加减速时间常数设置为1秒以上.步进电机在锁定状态下,执行起动命令,电机将加速至所给定转速,待速度稳定后,调节磁粉制动器的激励电流,逐渐加大负载,直至步进电机失步停转,记录该激励电流值.增加步进电机的速度给定值,重复上述步骤,记录新转速下,使步进电机失步的激励电流值.由磁粉制动器特性曲线,获取对应激励电流的制动转矩值(Nm),并由速度指令值换算为频率值,即可绘出步进电机的运行矩频特性。
将记录数据填入表6。
表6将步进电机定子绕组改为并联接法,如图12,再按上述步骤测定运行矩频特性。
（注：绕组并联后,应将步进电机的电流设置增大一倍,才不至于降低了低频段的输2、说明开环控制框图;3、区分步进电机控制系统的强、弱电连接；4、简要说明步进电机控制系统投入运转的操作步骤；5、比较步进电机绕组串联与绕组并联时,矩频特性之差别;6、说明步进电机控制的加、减速对步进电机运行的作用。
按什么原则来选择系统的加、减速时间常数;7、在实验当中如出现故障，分析故障现象及采用何种措施排除故障。
六. 实验报告1、绘制步进电机控制系统电气连接图;2、根据实验数据,计算步距精度和静态刚度;3、根据实验数据,绘制起动惯频特性;4、根据实验数据,绘制运行矩频特性;附录1:步进电机控制系统的主要故障及诊断。
