電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖信號，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。因此，步進(jìn)電動機(jī)又稱脈沖電動機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)相對于其它控制用途電機(jī)的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號(電脈沖信號)并轉(zhuǎn)化成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移，它本身就是一個(gè)完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個(gè)脈沖信號就得到一個(gè)規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，而且在時(shí)間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。

步進(jìn)電機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，過載性好，動作相應(yīng)快，控制方便，可實(shí)現(xiàn)快速起停、正反轉(zhuǎn)控制。

步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，其驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，因此非常適合單片機(jī)控制。通過單片機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)由脈沖分配進(jìn)行控制換相順序，由給定工作方式正序換相通電控制步進(jìn)電機(jī)的(即實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))，通過改變兩個(gè)脈沖的間隔控制步進(jìn)電機(jī)的速度等調(diào)節(jié)。用普通的51單片機(jī)像AT89C2051或STC12C1052 + THB7128或THB6064這類芯片來組合就可以了。

用TPC4-4TD等型號的定時(shí)程序控制器控制步進(jìn)電機(jī)十分方便，采用表格設(shè)置無需編程，可以設(shè)置脈沖頻率、脈沖個(gè)數(shù)以及方向控制的數(shù)據(jù)值，可對步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度控制、位置控制、長度控制、定時(shí)控制等各種基本的運(yùn)行功能。

采用高性能DSP，通過DSp采用總線電壓和電機(jī)的運(yùn)行電流，在通過控制算法實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的電流閉環(huán)控制，即可實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的精確控制，同時(shí)可以通過控制算法改善步進(jìn)電機(jī)中低速的振動和噪聲。如英納仕的EZM系列步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)采用DSP控制，在中低速段可以獲得接近伺服的運(yùn)行性能。

基于PLC 的控制。通過PIC 編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量，通過編程控制脈沖頻率來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度。

步進(jìn)電機(jī)受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實(shí)現(xiàn)。

1、基于電子電路控制系統(tǒng)

采用閉環(huán)控制，能實(shí)現(xiàn)高精度細(xì)分，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋和適當(dāng)?shù)奶幚?，自動給出脈沖鏈，使步進(jìn)電機(jī)每一步響應(yīng)控制信號的命令，從而只要控制策略正確電機(jī)不可能輕易失步。

2、基于PLC 的控制

PLC 也叫可編程控制器，是一種工業(yè)上用的計(jì)算機(jī)。PLC 作為新一代的工業(yè)控制器，由于具有通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程簡單易學(xué)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)中。

3、基于單片機(jī)的控制

采用單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。用軟件代替環(huán)刃彡分配器，達(dá)到了對步進(jìn)電機(jī)的控制。系統(tǒng)中采用單片機(jī)接口線直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動線路。

1、可以用單片機(jī)+全集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片來整全應(yīng)用，這樣比較簡單，控制上很方便。用普通的51單片機(jī)像AT89C2051或STC12C1052+THB7128或THB6064這類芯片來組合就可以了。

2、單片機(jī)根據(jù)輸入來決定輸出的脈沖數(shù)量，讓步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片轉(zhuǎn)化成功率信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。

3、因?yàn)槭且粋€(gè)脈沖走一步的，所以輸出的脈沖數(shù)還要考慮到細(xì)分?jǐn)?shù)的問題，固定轉(zhuǎn)動步數(shù)、角度的程序還是比較容易編。像1.8度的步進(jìn)電機(jī)，2細(xì)分時(shí)，轉(zhuǎn)一圈就需要400個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)半圈只需要200個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)90度只需要100個(gè)脈沖，如此類推。

4、程序的話，固定一個(gè)適當(dāng)?shù)念l率，按鍵觸發(fā)啟動定時(shí)器，然后在定時(shí)中斷里取反一個(gè)IO端口做脈沖輸出，再放入一個(gè)累加變量做計(jì)算，算脈沖數(shù)量，是取反兩次輸出一個(gè)完整的脈沖，在主程序中設(shè)定一個(gè)需要的脈沖數(shù)量來作為條件控制定時(shí)器的開啟和關(guān)閉，然后循環(huán)等待條件滿足

5、如果想把控制、驅(qū)動、和步進(jìn)電機(jī)都整合在一起，比較麻煩，小電機(jī)還好，大電機(jī)的干擾是個(gè)問題。

控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，主要通過改變控制脈沖頻率來控制的，只是要注意驅(qū)動器的細(xì)分值的大小，例如如果是整步，電機(jī)每運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)需要200個(gè)脈沖，如果半步，電機(jī)運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)需要400個(gè)脈沖，像EZM552這類數(shù)字式驅(qū)動器，最大細(xì)分值可達(dá)512，電機(jī)每運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)需要512*200=102400個(gè)脈沖。也就是說：在細(xì)分為512時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速是1rps，控制脈沖的頻率是102400Hz;電機(jī)轉(zhuǎn)速2rps，控制脈沖頻率為204800Hz。

步進(jìn)電機(jī)調(diào)速控制方法：

步進(jìn)電機(jī)只能夠由數(shù)字信號控制運(yùn)行的，當(dāng)脈沖提供給驅(qū)動器時(shí)，在過于短的時(shí)間里，控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)太多，也就是脈沖頻率過高，將導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)。要解決這個(gè)問題，必須采用加減速的辦法。就是說，在步進(jìn)電機(jī)起步時(shí)，要給逐漸升高的脈沖頻率，減速時(shí)的脈沖頻率需要逐漸減低。這就是我們常說的“加減速”方法。

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(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角(細(xì)分時(shí)為一個(gè)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。所以步進(jìn)電機(jī)在高速啟動時(shí)，需要采用脈沖頻率升速的方法，在停止時(shí)也要有降速過程，以保證實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)精密定位控制。加速和減速的原理是一樣的。

以加速實(shí)例加以說明：加速過程是由基礎(chǔ)頻率(低于步進(jìn)電機(jī)的直接起動最高頻率)與跳變頻率(逐漸加快的頻率)組成加速曲線(降速過程反之)。跳變頻率是指步進(jìn)電機(jī)在基礎(chǔ)頻率上逐漸提高的頻率，此頻率不能太大，否則會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。

加減速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線，當(dāng)然也可采用直線或正弦曲線等。使用單片機(jī)或者PLC，都能夠?qū)崿F(xiàn)加減速控制。對于不同負(fù)載、不同轉(zhuǎn)速，需要選擇合適的基礎(chǔ)頻率與跳變頻率，才能夠達(dá)到最佳控制效果。

指數(shù)曲線，在軟件編程中，先算好時(shí)間常數(shù)存貯在計(jì)算機(jī)存貯器內(nèi)，工作時(shí)指向選取。通常，完成步進(jìn)電機(jī)的加減速時(shí)間為300ms以上。如果使用過于短的加減速時(shí)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)。