步進(jìn)電機(jī)暫態(tài)（阻尼）特性的測(cè)量
步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子作1步距角步進(jìn)，則其轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生振蕩而后慢慢衰減至停止，取縱軸表示角度，橫軸作為時(shí)間，轉(zhuǎn)子慢慢衰減至停止，稱為暫態(tài)（阻尼）特性。
此種測(cè)量方法采用下圖的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)。
驅(qū)動(dòng)電路確定激磁方式，步進(jìn)電機(jī)1步進(jìn)驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，步進(jìn)電機(jī)安裝了電位計(jì)，其輸出波形用記憶示波器畫出，此方法能測(cè)量暫態(tài)特性。用此方法可以測(cè)量激磁相通電狀態(tài)、角度振蕩變化、轉(zhuǎn)子定位的超調(diào)量和轉(zhuǎn)子定位位置及位置的穩(wěn)定時(shí)間等，由于其結(jié)構(gòu)簡單，所以被大量使用。用此方法測(cè)定兩相HB型1.8°步進(jìn)電機(jī)的2相激磁與1-2相激磁的暫態(tài)特性。如下圖所示。與1-2相激磁相比，2相激磁穩(wěn)定性好，1相激磁的情形超調(diào)量大，阻尼與2相激磁情況比較，有很大的不同。
步進(jìn)電機(jī)暫態(tài)（阻尼）特性的測(cè)量
1-2相驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，為了能最佳狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定位置，激磁方式以2相為宜。
測(cè)量暫態(tài)特性，縱軸的角度精度要更精確的獲取，電位計(jì)用編碼器來代替，其穩(wěn)定波形可以用打印機(jī)輸出。下圖為此測(cè)量方法的穩(wěn)定波形，有兩次衰減振蕩即到達(dá)停止角度的±5%內(nèi)，即到1.8°±5%讀取穩(wěn)定時(shí)間（setting TIme）。
步進(jìn)電機(jī)暫態(tài)（阻尼）特性的測(cè)量
跟電位計(jì)法比較，編碼器法因編碼器慣量大的關(guān)系，需要注意穩(wěn)定時(shí)間的絕對(duì)值不同。
一般阻尼特性如前文《步進(jìn)電機(jī)的加速、減速控制》中的下述公式所示，J、D與電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩Kθ時(shí)，（D/√JK）（JK包含在根號(hào)內(nèi)）大而得到改善，衰減振動(dòng)的角速度近似（√K/√J）。
步進(jìn)電機(jī)改善暫態(tài)特性的解決方法
步進(jìn)電機(jī)的位置定位時(shí)，因?yàn)殡姍C(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存的動(dòng)能，不能立即停止，會(huì)產(chǎn)生超調(diào)量，反復(fù)經(jīng)過設(shè)定點(diǎn)后停下來。此種反復(fù)振蕩延長了定位時(shí)間，有必要改善電機(jī)的阻尼和定位時(shí)間。改善的方法有安裝阻尼器和利用驅(qū)動(dòng)電路及電機(jī)本身的改善等，下面將分別加以說明。
利用阻尼器的改善
帶誤差動(dòng)態(tài)阻尼器的步進(jìn)電機(jī)的照片。此種阻尼器是在步進(jìn)電機(jī)軸的飛輪上安裝橡膠等特性裝置，使飛輪的運(yùn)動(dòng)滯后于轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，利用與轉(zhuǎn)子間的振動(dòng)相位差對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)，改善暫態(tài)特性。
下圖為帶動(dòng)態(tài)慣量阻尼器的步進(jìn)電機(jī)暫態(tài)特性的步進(jìn)響應(yīng)的比較。此種吸振阻尼器不會(huì)像反相制動(dòng)方法那樣，在產(chǎn)生超調(diào)后才制動(dòng)，但也不會(huì)消除最初的超調(diào)量。
此種動(dòng)態(tài)慣量阻尼器可以改善步進(jìn)電機(jī)高速區(qū)域的共振引起的轉(zhuǎn)矩降低，也可以改善高速時(shí)的轉(zhuǎn)矩和響應(yīng)脈沖。
步進(jìn)電機(jī)暫態(tài)（阻尼）特性的測(cè)量
利用驅(qū)動(dòng)電路的改善
半步進(jìn)1-2相激磁的情況：阻尼以及定位時(shí)，利用2相激磁比1相激磁要好。所以兩相步進(jìn)電機(jī)使用半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的1-2相激磁時(shí)，停止相采用2相激磁，阻尼會(huì)變好。
反相序制動(dòng)：有關(guān)反相序制動(dòng)，在前文《步進(jìn)電機(jī)附加制動(dòng)驅(qū)動(dòng)方法：反相序激磁與最終步進(jìn)延遲》已介紹。此種方法是最佳控制，即在最初的超調(diào)能抑制振動(dòng)。為此介紹反相序制動(dòng)用閉環(huán)回路。
下圖表示步進(jìn)電機(jī)及其后軸所帶的測(cè)速機(jī)結(jié)構(gòu)。
由測(cè)速機(jī)得到轉(zhuǎn)子速度，在最佳時(shí)刻作反相序制動(dòng)，其反相序激磁的電路
驅(qū)動(dòng)電路輸出段的結(jié)構(gòu)：根據(jù)圖前文《步進(jìn)電機(jī)增加動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的解決方法》中的下圖所示驅(qū)動(dòng)電路輸出段結(jié)構(gòu)，當(dāng)功率管OFF時(shí)，尖峰吸收電路的導(dǎo)通，產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩變大。其圖中的①為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩最小的結(jié)構(gòu)。在高速時(shí)的轉(zhuǎn)矩會(huì)降低，故要考慮轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩兩者狀態(tài)最佳時(shí)的驅(qū)動(dòng)電路。
電機(jī)本體的改善
PM型步進(jìn)電機(jī)的極異性和各向同性磁鐵的速度-轉(zhuǎn)矩特性比較在前面的《磁鐵磁化方向：各向同性與各向異性磁鐵的差異》中用下圖已經(jīng)介紹了，此時(shí)的兩個(gè)電機(jī)的極異性永久磁鐵的磁通大，各向同性磁通相對(duì)小。
為這些電機(jī)在額定電壓下的速度-轉(zhuǎn)矩特性的比較。注意永久磁鐵的磁通大小或激磁電壓（電流）的大小與暫態(tài)特性。下圖為極異性磁鐵與各向同性磁鐵的步進(jìn)電機(jī)在12V額定電壓下的阻尼特性的比較。
據(jù)此，定位時(shí)間方面，使用極異性磁鐵的穩(wěn)定時(shí)間長。但若降低驅(qū)動(dòng)電壓（降低為8V），則如下圖所示，極異性磁鐵的穩(wěn)定時(shí)間變短。
磁鐵強(qiáng)的電機(jī)調(diào)整激磁電壓（電流）時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間將變小。上圖為幾種電流的暫態(tài)特性。電流在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大時(shí)會(huì)減小，此為受到反電勢(shì)的影響所致。各向同性磁鐵與極異性磁鐵的周期比較，后者變短，振蕩次數(shù)相同約為4，后者的穩(wěn)定時(shí)間變短。 |
