简述步进电机的丢步或堵转现象

步进电机~

步进电机很多场合都在用，它适合用于定位精度加高，且负载较轻的场合。

步进电机和交流伺服电机性能比较
步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 %%%%%%%%%%%%%

一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 %% 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。%%%%%%%%%%%

二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 %% 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 %%%%%%%%%%%

三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出 %%%%%%%%%

四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象 %%%%%%%%%

五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠%%%%%%%%%%

六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合 %%%%%综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机%%%%%%%%

在启动或加速时如果步进脉冲变化太快，转子由于惯性而跟随不上电信号的变化，产生堵转或失步在停止或减速时由于同样原因则可能产生超步。为防止堵转、失步和超步，提高工作频率，要对步进电机进行升降速控制。

步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下，只要控制脉冲频率即可获得所需速度。由于步进电机是借助它的同步力矩而启动的，为了不发生失步，启动频率是不高的。

扩展资料

工作原理：

通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。

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。

每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

参考资料来源：百度百科-步进电机

步进电机通常情况下会以开环的方式驱动负载，但在这一条件下，指令和实际步进很容易存在失步的现象，而导致的“后遗症”，堵转也是步进电机不可回避的问题。

就目前看来，步进电机驱动的闭环/伺服控制器受到了行业内人士的追捧，闭环控制器以其良好的提高步进电机性能和提高转速，校验失步等优势，使之成为替代高成本伺服电机的最佳方案。

那么在步进控制系统中如何更好的应用闭环控制器?建议在保持其原来的操作方式不变的情况下，通过增加控制功能和改变性能的方式进行操作。

首先，先来了解增加控制器的两种不同安装方式：(1)在电机加装旋转增量编码器，是典型的步进电机伺服功能；(2)在传动装置端加装旋转式编码器或直线移动光栅尺，这种方式是终端位置伺服功能，即终端闭环，可作为光栅尺数显使用，其优点是消除机械传动中出现的背隙误差；

其次，可以有效解决步进电机在高速失步、过载堵转、过冲等缺陷，和过载堵转保护，并使普通步进电机原来最高转速的每分钟300转提升到每分钟1000转，而且不必但心失步和堵转，运行时出现过载堵转，控制器将自动降低转速尝试通过，如仍不通过则保护停机发出警报，待解决故障后可继续运转到指定位置，无需重新定位；

第三，步进电机精确度完全由编码器或光栅尺决定，因此其定位精度由原来的步进电机驱动器细分计算，改为编码器线数细分计算，如：编码器线数是2500线，通过控制器4倍频，即2,500X4=10,000，其细分为10,000个脉冲步进电转一圈，步进角为：0.036度；

最后，增加到位信号反馈系统闭环功能：控制器实时同步将步进电机位置信息和故障信息反馈回上位机，控制器接收上位机发出指定位置脉冲控制信号，并同步发出脉冲控制步进驱动，运转过程中，控制器反馈正在运行信息控制信号给上位机，确认到指定位置后发出到位信息反馈回上位机，完成一个定位指令周期，继续下一定位指令周期。

产生步进电机丢步或堵转的根本原因是电机的输出力矩带不动负载，解决办法：更换更大规格的步进电机，适当降低加减速和加工速度，适当增大电机的运行电流和增大驱动器的工作电源电压。

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官渡区18381989458： 简述步进电机的丢步或堵转现象 - ？
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官渡区18381989458： 什么叫步进电机的失步 - ？
磨阙妥尔： 步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转.在有负载的情况下,启动频率应更低.如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速).

官渡区18381989458： 步进电机转动问题 - ？
磨阙妥尔： 最高起动频率(突跳频率):一般为0.1HZ到3-4KHZ最高运行频率:N*102KHZ 实际上,如果CP信号变化太快,步进电机由于惯性将跟随不上电信号变化,这时就会产生堵转和丢步现象.所以步进电机在启动时,必须有升速过程,在停止时,...

官渡区18381989458： 步进电机走走停停出现失步和偶尔堵转 - ？
磨阙妥尔： 可以考虑一下是不是相序的问题,有可能是接触不良.或者是驱动器本身有问题.你的现象不像是干扰,干扰的话只是速度不正常.如果是单片机控制的,那就有可能是相序分配的程序没写好!

官渡区18381989458： 步进电机不能高速运转是什么原因? - ？
磨阙妥尔： 步进电机不能高速运转是什么原因:如果电压、电流正常的情况下出现这种情况,应该问题就出现在驱动程序中了,因为失步的现象通常都是出现在驱动的频率超出了电机本身的一个设定范围!这样电机本来的步距角还未完成动作,就得根据驱...

官渡区18381989458： 步进电机的失步和过冲是什么意思 - ？
磨阙妥尔： 步进电机是将脉冲信号转换为位移信号的,就是给电机一个脉冲,就转一个角度.如果脉冲频率过快,电机不能转动指定角度,相当于把其中的几个脉冲信号丢掉了,就叫丢步,也就是失步;过冲是指电机接到停止命令后,制动转矩使电机停止位置超过了指定位置,就叫过冲

官渡区18381989458： 数控车床步进电机丢步怎样办 - ？
磨阙妥尔： 高速时步进电机丢步可能是驱动电源电压降低,使步进电机输出转矩减小.应重点检查驱动电源部分,当高压开关三极管损坏后,高压电源天法接通,高速时步进电机输出转矩减少而丢步.也可能某处机械故障,所以还应检查丝杠、丝母、溜板、步进电机减速器等处.当有部件弯曲、变形、或有异物时会使运行阻力增大,低速运行时现象不明显,但高速时则不能完全克服运行阻力.

官渡区18381989458： 我说的丢步是步进电机上指点堵转后在原地丢步,电机发出嘎嘎声音,有向上的力,不是电机憋住嗡嗡的声音. - ？
磨阙妥尔： 那堵转了,就要检查这几点了:1、机械部分是不是有问题2、你的负载是不是超过了步进电机的驱动能力造成3、你电机选的够用,但驱动电流过小,造成驱动力不够4、因为步进电机的特性,高速时转矩下降很高,导致你负载不变,但因电机转在高速下,扭矩已经达不到设计扭矩造成了堵转

官渡区18381989458： 伺服电机跟步进电机差别在什么地方? ？
磨阙妥尔： 步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题....