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

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

步進電機如何減速？

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

脈沖信號減速：步進電機轉(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，步進電機就旋轉(zhuǎn)一個步距角(細分時為一個細分步距角)。實際上，如果脈沖信號變化太快，步進電機由于內(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將跟隨不上電信號的變化，將導致堵轉(zhuǎn)和丟步。

減速齒輪箱減速：步進電機搭載減速齒輪箱一起使用，步進電機輸出高速、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，將步進電機輸出的高速降低，而且提升傳動扭矩，達到理想傳動效果；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)存貯在計算機存貯器內(nèi)，工作時指向選取。通常，完成步進電機的加減速時間為300ms以上。如果使用過于短的加減速時間，對絕大多數(shù)步進電機來說，就會難以實現(xiàn)步進電機的高速旋轉(zhuǎn)。

編碼器控制減速：PID 控制作為一種簡單而實用的控制方法 , 在步進電機驅(qū)動中獲得了廣泛的應用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實際輸出值 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 ,對被控對象進行控制 。文獻將集成位置傳感器用于二相混合式步進電機中 ,以位置檢測器和矢量控制為基礎 ,設計出了一個可自動調(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。文獻根據(jù)步進電機的數(shù)學模型 ,設計了步進電機的PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機向指定位置運動 。最后 ,通過仿真驗證了該控制具有較好的動態(tài)響應特性 。采用 PID 控制器具有結(jié)構(gòu)簡單 、魯棒性強 、可靠性高等優(yōu)點 ,但是它無法有效應對系統(tǒng)中的不確定信息 。

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審核編輯 黃宇