文档介绍：沈阳航空航天大学课程设计论文基于51单片及汇编语言的步进电机调速
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0. 前言 1
1. 步进电机基本理论 2
2. 方案单三拍的工作方式下，其各相通电顺序为A--B--C--A，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C相的通断。三相双三拍的通断顺序为AB--BC--CA--AB，三相六拍的通断顺序为A--AB--B--BC--C--CA--A。
步进电机的速度控制
如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就赚得越快。调整送给步进电机的脉冲频率，就可以对步进电机进行调试。
步进电机的换相控制
如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正传。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即A--AB--B--BC--C--CA--A。如果按反序通电换相，即A--AC--C--CB--B--BA--A，则电机就反转。其他方式类似。
步进电机的启停控制
步进电机由于其电气特性，运转时会有步进感。为了使电机转动平滑，减小振动，可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波，可以减小步进电机的步进角，跳过电机运行的平稳。在步进电机停转时，为了防止惯性而使电机轴产生顺滑，则需采用适合的锁定波形，产生锁定磁力矩，锁定步进电机的转轴，使步进电机转轴不能自由转动。
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步进电机的加减速控制
在步进电机控制系统中，通过实验发现，如果信号变化太快，步进电机由于惯性跟不上电信号的变化，这时就会产生堵转和失步现象。所有步进电机在启动时，必须有加速过程，在停止时波形有减速过程。理想的加速曲线一般为指数曲线，步进电机整个降速过程频率变化规律是整个加速过程频率变化规律的逆过程。选定的曲线比较符合步进电机升降过程的运行规律，能充分利用步进电机的有效转矩，快速响应性好，缩短了升降速的时间，并可防止失步和过充现象。在一个世纪的控制系统中，要根据负载的情况来选择步进电机。步进电机能响应而不失步的最高步进频率称为“启动频率”，于此类似“停止频率”是指系统控制信号突然关断，步进电机不冲过目标位置的最高步进频率。电机的启动频率、停止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应，有了这些数据，才能有效地对电机进行加减速控制。加速过程有突然施加的脉冲启动频率f0，步进电机的高启动频率（突跳频率）~4KHz，而最高运行频率则可以达到N*102KHz，以超过最高启动频率的频率直接启动，会产生堵转和失步的现象。
图1 步进电机运行过程中频率变化曲线
在一般的应用中，经过大量实践和反复验证，频率如按直线上升或者下降，控制效果就可以满足常规的应用要求。用PLC实现步进电机的加减速控制，实践上就是控制脉冲的频率。加速时，是脉冲频率增高，减速则相反。如果是用定时器来控制电机的速度，加减速控制就是不断改变定时中断的设定值。速度从v1~v2变化，如果是线性增加，则按给定的斜率加减速，如果是突变，则按阶梯加速处理。在此过程中要处理好两个问题：
速度转换时间应尽量短。为了缩短速度转换时间，可以采用建立数据表的方法。结合各曲线段的阶梯频率，就可以建立一个连续的数据表，并通过转换程序将其转换为定时初始表。通过在不同的阶段调用相应的定时初值，就可以控制电机的运行。定时初值的计算是在定时中断外实现的，并不占用中断时间，保证电机的高速运行。
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保证控制速度的精确性。要从一个速度准确达到另一个速度，就要建立一个校验机制，以防超过或未达到所需速度。
步进电机的换向控制
步进电机换向时，一定要在电机降速停止或降到突跳频率范围之内在换向，以免产生较大的冲击而损坏电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个脉冲结束后以及下一个方向的第一个脉冲前发生。对于脉冲的设计主要要求其有一定的脉冲宽度，脉冲序列的均匀度及高低电平方式。在某一高速下的正、反向切换实质包含了降速--换向--加速3个过程。
步进电机有以下特点：
①步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此当它转一转后，没有累积误差，具具有良好的跟随性。
②由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常方便、廉价，也非常可靠。同时，它也可以有角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
③步进电机的动态响应快，