步进电机精确控制的艺术
导语：步进电机是一种独特的机电装置，它能直接将电脉冲转换为机械运动。通过精确控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，步进电机能够实现对其转向、速度和旋转角度的精确控制，无需闭环反馈控制系统即可实现高效的开环控制。
基本结构和工作原理
步进电机的基础构造（如图1所示）
工作原理
步进驱动器利用外部提供的控脉冲和方向信号，经过内部逻辑处理，以一定时序方式正向或反向通電，使得绕组产生力矩，从而实现轴体旋转或锁定。
以1.8度两相步进为例，当两个绕组同时励磁后，输出轴保持静止并锁定位置。在规定条件下，即使在最大力矩状态下也能保持稳定的锁定。若其中一相绕组发生变向，则按照既定的方向进行1.8度旋转；同样，如果是另一个相绕组变化则会朝着与前者相反方向再次移动相同距离。通过连续按顺序改变每个线圈中励磁时钟针方向，可以达成高精度连续旋转，并且可以选择200步来完成一周完整圆周。
两种常见形式——双极性和单极性——各有其独特之处：
双极性结构：每个相只有一个线圈，每次运行需要八个电子开关交替切换以达到想要效果。
单极性结构：每个相拥有两个线圈，在运行过程中只需四个电子开关切换，便于操作，性能更佳。
加速/减速运动控制
2 相(双极性)步进motor
2 相(单极性)步进motor
工作原理图（图 2）
特点：
精准位置控制：根据输入脉冲数量确定轴体转动角度，有小于1/10度的小误差，不累积。
精确速度调节：通过调整输入频率，可获得高精确度速度控制。
正向/反向与急停功能：在整个范围内有效地管理力矩及位置，同时在锁定状态下维持强大的力矩输出。
在低速环境下的精准操控能力不受影响，无需齿轮箱，即可平稳运作并输出较大力的矩，同时节省成本占用空间少化风险因素。
长寿命设计无刷技术保证了长期使用，寿命主要取决于轴承状况。
振动与噪音问题解决方案：
A 避免共振区间 - 确保频率不落入共振区域避免失去同步现象发生。
B 微分模式 - 提高细分分辨率降低振动减少噪声，一般采用半步或者正弦波模式以此提高效率。
参数术语解释：
负载情况
速度—力矩曲线分析
加速减速运动策略讨论
总结：
作为一种经济实用的设备，在现代机械设计领域广泛应用，如直线传送带驱动、滚珠丝杠轴等多种场合。而生活中的打印机、扫描仪、摄像头以及ATM等设备也常使用到这种技术。
