分析矩频特性曲线

步进电机矩频特性曲线分析

下图是和利时的某型3相步进电机的矩频特性曲线。所谓矩频特性曲线，是指步进电机扭矩与输入信号频率关系的曲线，其实相当于其他电机如伺服电机的转矩-转速特性曲线。

从曲线上可以看出，随着输入频率的升高，步进电机扭矩下降很快。这应该可以解释步进电机“失步”的现象，当输入频率升高后，电机输出减少，响应就跟不上了，于是就出现了“失步”。可以看到从1KHz开始，频率再高，电机实际输出的扭矩就开始减小了，不妨称其为“截止频率”。

图上还可以看到最下面是电机的转速，对应1KHz的是100rpm.由图上可知此时步距角为0.6度

0.6*1000=600度——这是1s电机转过的角度

600*60=36000度——这是1min电机转过的角度

36000/360=100转——这就是电机转速，每min100转

这里0.6度的步距角是电机的半步步距角，而实际工作时的步距角与驱动器有关。

再看下图，是从和利时步进电机驱动器30806n手册里截的图。

这是驱动器上拨码开关对步距角进行细分。以400步/转为例，表示一转400步，这样360度/400=0.9度，步距角为0.9度。矩频曲线图上的0.6度，算一下其实就是600步/转。

我们再随便拿一个细分出来，以10000步/转为例吧，此时步距角为360/10000=0.036度，这样电机控制精度就相当高了。如果驱动器还是输出1KHz的信号，这时的转速就变成了0.036*1000*60/360=6rpm

也就是说转速只有6转每分钟了。精度上去了，而速度下来了。

其实学过自动控制原理，或对控制理论知识了解的朋友都清楚，控制系统三个重要指标——稳定性、快速性、准确性，即稳、快、准。对于控制系统而言，在稳定工作的前提下，快速性和准确性往往是一对矛盾，响应快了，控制精度就会差些；精度提高了，响应就慢了下来。这要根据控制的要求和目标来定。上面的步进电机也同样反映出这个问题，细分得每步步数多了，也就是控制得精细了，精度高了，这时转速也变慢了。