?步進電機是一種通過步進（即以固定的角度移動）方式使軸旋轉的電機。其內部構造使它無需傳感器，通過簡單的步數計算即可獲知軸的確切角位置，這種特性使它適用于多種應用。說起步進電機，小維相信對于智能傳動和電氣控制行業的工程師來說，應該再熟悉不過了。步進的誤差不會長期積累，能夠提升定位，控制比伺服簡單等特點，但步進電機控制的前提是電機不發生失步，如何才能使步進電機不失步呢？?

我們知道步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機。在未發生失步情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數并不受負載變化的影響，當步進電機接收到一個脈沖信號時，電機就按設定的方向轉一個固定的角度(步進角或步距角)，通過控制脈沖數和脈沖頻率來控制電機角位移量及電機轉速從而達到的開環控制。另外，步進電機每走一步所轉過的角度與理論步距之間總有一定的誤差，從某一步到另一步，也總有一定的誤差，但是，步進電機每轉一周的步數相同，在不失步的情況下，其步距誤差不會長期累積。

上面提到的都是在不失步的情況下，而如何才能不失步，首先，我們需要知道造成電機失步的因素，主要有下面四點：

1、轉子加速度慢于步進電機的旋轉磁場;

2、轉子的平均速度于定子磁場的平均旋轉速度;

3、電機負載慣性較大;

4、步進電機產生共振。

轉子加速度慢于步進電機的旋轉磁場即轉子速度低于換相速度時，電機會產生失步，這是因為輸入電機的電能不足，產生的力矩無法使轉子速度跟上定子磁場的旋轉速度，從而引起失步。轉子平均速度于定子磁場平均旋轉速度，這是定子通電勵磁的時間較長，大于步進所需的時間，轉子在步進過程中獲得過多的能量，導致電機產生的轉矩過大從而引起電機越步。

以上導致步進電機失步的原因實質是步進驅動器選擇不當而導致，只有選擇正確合適的步進驅動器才能使步進電機發揮其控制的特點。選擇合適的驅動器需要根據電機的電流，配用大于或等于此電流的驅動器。如果需要低振動或精度時，可配用細分型驅動器。對于大轉矩電機，盡可能用電壓型驅動器，以獲得良好的速性能。同時對于驅動電源，很多人直接使用開關電源作為驅動電源，但是，一般好不要使用開關電源，特別是大力矩電機，除非選用比需要的功率大一倍以上的開關電源。因為，電機工作時是大電感型負載，會對電源端形成瞬間的壓。而開關電源的過載性能不好，會保護關斷，且其精密的穩壓性能又不需要，有時可能造成開關電源和驅動器的損壞。對于步進電機的驅動電源，可以用常規的環形或R 型變壓器變壓的直流電源。 

步進電機產生共振是因為電機接收的脈沖頻率等于步進電機的固有頻率，該頻率與驅動器的細分有關系。我們一般使用步進電機時，驅動器的細分能力很重要，共振范圍越小越好。對于電機負載慣性較大是由于電機超載而引起，因此在使用時只需注意不要讓電機過載即可。

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步進電機作為一種常用、應用廣泛的驅動電機，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：步進電機轉速度，是根據輸入的脈沖信號的變化來改變的。從理論上講，給驅動器一個脈沖，步進電機就旋轉一個步距角(細分時為一個細分步距角)。實際上，如果脈沖信號變化太快，步進電機由于內部的反向電動勢的阻尼作用，轉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、低扭矩轉速，連接減速齒輪箱，齒輪箱內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，輸出轉速越小，反之亦然。

曲線指數控制速度：指數曲線，在軟件編程中，先算好時間常數存貯在計算機存貯器內，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，對絕大多數步進電機來說，就會難以實現步進電機的高速旋轉。

編碼器控制減速：PID 控制作為一種簡單而實用的控制方法 , 在步進電機驅動中獲得了廣泛的應用。它根據給定值 r( t) 與實際輸出值 c(t) 構成控制偏差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節的 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特性。文獻根據步進電機的數學模型 ,設計了步進電機的PID 控制系統 ,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響應特性 。采用 PID 控制器具有結構簡單 、魯棒性強 、可靠性高等優點 ,但是它無法有效應對系統中的不確定信息 。

步進電機可以配什么減速機？在步進電機和減速機選型配套中需要注意那些因素要點，以及可以選擇什么樣的減速機一起使用？

1.步進電機配減速機的原因

步進電機切換定子相電流的頻率，如改變步進電機驅動電路的輸入脈沖，使其變成低速運動。低速步進電機在等待步進指令時，轉子處于停止狀態，在低速步進時，速度波動會很大，此時如改為高速運行，就能解決速度波動問題，但轉矩又會不足。即低速會轉矩波動，而高速又會轉矩不足，需要使用減速器。

2.步進電機常配減速機有哪些

減速機是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置，在原動機和工作機或執行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用；減速機的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速機、蝸桿減速機和行星齒輪減速機；按照傳動級數不同可分為單級和多級減速機；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機和圓錐－圓柱齒輪減速機；按照傳動的布置形式又可分為展開式減速機、分流式減速機和同軸式減速機。步進電機裝配的減速機有行星減速機、蝸輪蝸桿減速機、平行齒輪減速機、絲桿齒輪減速機。

步進電機行星減速機精度怎么樣？

減速機精度也稱為回程間隙，將輸出端固定，輸入端順時針和逆時針方向旋轉，使輸出端產生額定扭矩+-2%扭矩時，減速機輸入端有一個微小的角位移，此角位移即為回程間隙。單位是“弧分”，即一度的六十分之一。通常的回程間隙值均指減速機的輸出端。步進電機行星減速機具有高剛性、高精度（單級可做到1分以內）、高傳動效率(單級在97%-98%)、高的扭矩/體積比、免維護等特點。

步進電機的傳動精度是不能調節的，步進電機的運行角度完全由步長與脈沖數來確定，而脈沖數是可以完整的計數，數字量是不存在精度這個概念的，一步就是一步，二步就是二步。目前能優化的精度是行星減速機齒輪箱的齒輪回程間隙精度：

1.主軸精度調整方法：行星減速機主軸旋轉精度的調節，如果主軸本身的加工誤差滿足要求，那么減速器主軸的旋轉精度一般由軸承決定。調節主軸旋轉精度的關鍵在于調節軸承間隙。維持一個合適的軸承間隙對主軸部件的性能和軸承壽命至關重要。對滾動軸承而言，有較大間隙時，不僅會使載荷集中作用于處于受力方向的滾動體上，而且會在軸承內外圈滾道接觸處產生嚴重的應力集中現象，縮短軸承壽命，還會使主軸中心線發生漂移，易造成主軸部件振動。所以，滾動軸承的調節必須預先加載，使軸承內部產生一定的過盈量，從而在滾動體與內外圈滾道接觸處產生一定的彈性變形，從而提高軸承的剛度。

2.調整間隙法：行星減速機在運動的過程時會產生摩擦，引起零件之間的尺寸、形狀和表面質量的變化，并產生磨損，使零件之間的間隙配合增大，此時我們需對其進行合理范圍的調整，以保證零件之間相對運動的準確性。

3.誤差補償法：把零件自身誤差通過恰當的裝配，使其在磨合期間相互抵消的現象，以保證設備運動軌跡的準確性。

4.綜合補償法：用減速機自身安裝的工具來使加工已經轉配調整正確無誤的工作臺面，以消除各項精度誤差的綜合結果。

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