步进电动机应用领域(步进电动机应用领域有哪些

1. 步进电动机应用领域有哪些

相比于普通电机，步进电机是可以指定转速、加减速、旋转圈数的电机。

2. 步进电机应用行业

步进电机广泛应用在智能家居、智能医疗、智慧城市、智能机器人、智能通讯、消费电子、个人护理设备、办公设备、摄像头设备、智能仓储物流设备、机电设备、工具电器、自动化生产设备、机床设备、打印机、自动机械手、纺织机械等行业中;例如VR头盔瞳距调节、微型摄像头升降系统、翻盖旋转驱动系统、智能电动窗帘等设备中。

3. 步进电动机的用途

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器

4. 步进电动机应用领域有哪些内容

1. 电机旋转的角度正比于脉冲数；

2. 电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；

3. 由于每步的精度在3%-5%，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性；

4. 优秀的起停和反转响应；

5. 由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；

6. 电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本较低；

7. 仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转。

8. 由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。1. 如果控制不当容易产生共振；

2. 难以运转到较高的转速。主要适用于：

第一、步进电机主要用于一些有定位要求的场合，例如：线切割的工作台拖动，植毛机工作台(毛孔定位)，包装机(定长度)，基本上涉及到定位的场合都用得到;第二、广泛应用于ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域，特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合;第三、步进电机在电脑绣花机等纺织机械设备中有着广泛的应用，这类步进电机的特点是保持转矩不高，频繁启动反应速度快、运转噪音低、运行平稳、控制性能好、整机成本低;总的来说，步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，广泛应用于机电一体化产品中。

5. 步进电动机的特点有哪些

步进电机波形的特点：

1.步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此,当它转一圈后,没有累计误 差,具有良好的跟随性。

2.由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统,既简单、廉价,又非常可靠,同时, 它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。

3.步进电动机的动态响应快,易于启停、正反转及变速。

4.速度可在相当宽的范围内平稳调整,低速下仍能获得较大转距,因此一般可以不用 减速器而直接驱动负载。

6. 步进电动机主要用于

步进电机驱动器，就是供给电机的电能的控制器，电机的驱动电流比较大，需要比较大的电流驱动，但是只有大功率电源的话就没有办法控制对其做出特定动作，而控制器，像单片机的话它的电流非常小，所以驱动就是控制器用来控制电机供能的。对电机起控制作用，控制电机怎样启动怎样听，转得快慢。

7. 步进电机的应用领域

步进电机的控制策略：

1、PID控制

PID控制作为一种简单而实用的控制方法,在步进电机驱动中获得了广泛的应用。它根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差e(t),将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制。文献将集成位置传感器用于二相混合式步进电机中,以位置检测器和矢量控制为基础,设计出了一个可自动调节的PI速度控制器,此控制器在变工况的条件下能提供令人满意的瞬态特性。文献根据步进电机的数学模型,设计了步进电机的PID控制系统,采用PID控制算法得到控制量,从而控制电机向指定位置运动。最后,通过仿真验证了该控制具有较好的动态响应特性。采用PID控制器具有结构简单、鲁棒性强、可靠性高等优点,但是它无法有效应对系统中的不确定信息。

目前,PID控制更多的是与其他控制策略相结合,形成带有智能的新型复合控制。这种智能复合型控制具有自学习、自适应、自组织的能力,能够自动辨识被控过程参数,自动整定控制参数,适应被控过程参数的变化,同时又具有常规PID控制器的特点。

2、自适应控制

自适应控制是在20世纪50年代发展起来的自动控制领域的一个分支。它是随着控制对象的复杂化,当动态特性不可知或发生不可预测的变化时,为得到高性能的控制器而产生的。其主要优点是容易实现和自适应速度快,能有效地克服电机模型参数的缓慢变化所引起的影响,是输出信号跟踪参考信号。文献研究者根据步进电机的线性或近似线性模型推导出了全局稳定的自适应控制算法,这些控制算法都严重依赖于电机模型参数。文献将闭环反馈控制与自适应控制结合来检测转子的位置和速度,通过反馈和自适应处理,按照优化的升降运行曲线,自动地发出驱动的脉冲串,提高了电机的拖动力矩特性,同时使电机获得更精确的位置控制和较高较平稳的转速。

目前,很多学者将自适应控制与其他控制方法相结合,以解决单纯自适应控制的不足。文献设计的鲁棒自适应低速伺服控制器,确保了转动脉矩的最大化补偿及伺服系统低速高精度的跟踪控制性能。文献实现的自适应模糊PID控制器可以根据输入误差和误差变化率的变化,通过模糊推理在线调整PID参数,实现对步进电机的自适应控制,从而有效地提高系统的响应时间、计算精度和抗干扰性。

3、矢量控制

矢量控制是现代电机高性能控制的理论基础,可以改善电机的转矩控制性能。它通过磁场定向将定子电流分为励磁分量和转矩分量分别加以控制,从而获得良好的解耦特性,因此,矢量控制既需要控制定子电流的幅值,又需要控制电流的相位。由于步进电机不仅存在主电磁转矩,还有由于双凸结构产生的磁阻转矩,且内部磁场结构复杂,非线性较一般电机严重得多,所以它的矢量控制也较为复杂。文献[8]推导出了二相混合式步进电机d-q轴数学模型,以转子永磁磁链为定向坐标系,令直轴电流id=0,电动机电磁转矩与iq成正比,用PC机实现了矢量控制系统。系统中使用传感器检测电机的绕组电流和转自位置,用PWM方式控制电机绕组电流。文献推导出基于磁网络的二相混合式步进电机模型,给出了其矢量控制位置伺服系统的结构,采用神经网络模型参考自适应控制策略对系统中的不确定因素进行实时补偿,通过最大转矩/电流矢量控制实现电机的高效控制。

4、智能控制的应用

智能控制不依赖或不完全依赖控制对象的数学模型,只按实际效果进行控制,在控制中有能力考虑系统的不确定性和精确性,突破了传统控制必须基于数学模型的框架。目前,智能控制在步进电机系统中应用较为成熟的是模糊逻辑控制、神经网络和智能控制的集成。

4.1模糊控制

模糊控制就是在被控制对象的模糊模型的基础上,运用模糊控制器的近似推理等手段,实现系统控制的方法。作为一种直接模拟人类思维结果的控制方式,模糊控制已广泛应用于工业控制领域。与常规控制相比,模糊控制无须精确的数学模型,具有较强的鲁棒性、自适应性,因此适用于非线性、时变、时滞系统的控制。文献[16]给出了模糊控制在二相混合式步进电机速度控制中应用实例。系统为超前角控制,设计无需数学模型,速度响应时间短。

4.2神经网络控制

神经网络是利用大量的神经元按一定的拓扑结构和学习调整的方法。它可以充分逼近任意复杂的非线性系统,能够学习和自适应未知或不确定的系统,具有很强的鲁棒性和容错性,因而在步进电机系统中得到了广泛的应用。文献将神经网络用于实现步进电机最佳细分电流,在学习中使用Bayes正则化算法,使用权值调整技术避免多层前向神经网络陷入局部极小点,有效解决了等步距角细分问题。

8. 步进电动机应用领域有哪些方面

步进电机分三种：永磁式(PM)，反应式(VR)和混合式(HB) 永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。

在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。

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