步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線分析

下圖是和利時(shí)的某型3相步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線。所謂矩頻特性曲線，是指步進(jìn)電機(jī)扭矩與輸入信號(hào)頻率關(guān)系的曲線，其實(shí)相當(dāng)于其他電機(jī)如伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線。

從曲線上可以看出，隨著輸入頻率的升高，步進(jìn)電機(jī)扭矩下降很快。這應(yīng)該可以解釋步進(jìn)電機(jī)“失步”的現(xiàn)象，當(dāng)輸入頻率升高后，電機(jī)輸出減少，響應(yīng)就跟不上了，于是就出現(xiàn)了“失步”。可以看到從1KHz開(kāi)始，頻率再高，電機(jī)實(shí)際輸出的扭矩就開(kāi)始減小了，不妨稱其為“截止頻率”。

圖上還可以看到最下面是電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)應(yīng)1KHz的是100rpm.由圖上可知此時(shí)步距角為0.6度

0.6*1000=600度——這是1s電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度

600*60=36000度——這是1min電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度

36000/360=100轉(zhuǎn)——這就是電機(jī)轉(zhuǎn)速，每min100轉(zhuǎn)

這里0.6度的步距角是電機(jī)的半步步距角，而實(shí)際工作時(shí)的步距角與驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。

再看下圖，是從和利時(shí)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器30806n手冊(cè)里截的圖。

這是驅(qū)動(dòng)器上撥碼開(kāi)關(guān)對(duì)步距角進(jìn)行細(xì)分。以400步/轉(zhuǎn)為例，表示一轉(zhuǎn)400步，這樣360度/400=0.9度，步距角為0.9度。矩頻曲線圖上的0.6度，算一下其實(shí)就是600步/轉(zhuǎn)。

我們?cè)匐S便拿一個(gè)細(xì)分出來(lái)，以10000步/轉(zhuǎn)為例吧，此時(shí)步距角為360/10000=0.036度，這樣電機(jī)控制精度就相當(dāng)高了。如果驅(qū)動(dòng)器還是輸出1KHz的信號(hào)，這時(shí)的轉(zhuǎn)速就變成了0.036*1000*60/360=6rpm

也就是說(shuō)轉(zhuǎn)速只有6轉(zhuǎn)每分鐘了。精度上去了，而速度下來(lái)了。

其實(shí)學(xué)過(guò)自動(dòng)控制原理，或?qū)�控制理論知識(shí)了解的朋友都清楚，控制系統(tǒng)三個(gè)重要指標(biāo)——穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性，即穩(wěn)、快、準(zhǔn)。對(duì)于控制系統(tǒng)而言，在穩(wěn)定工作的前提下，快速性和準(zhǔn)確性往往是一對(duì)矛盾，響應(yīng)快了，控制精度就會(huì)差些；精度提高了，響應(yīng)就慢了下來(lái)。這要根據(jù)控制的要求和目標(biāo)來(lái)定。上面的步進(jìn)電機(jī)也同樣反映出這個(gè)問(wèn)題，細(xì)分得每步步數(shù)多了，也就是控制得精細(xì)了，精度高了，這時(shí)轉(zhuǎn)速也變慢了。