控制电机课程设计步进.doc

上海电机学院控制电机课程设计 1 目 录 摘要摘要.1 第第 1 章章 设计课题简介设计课题简介.2 1.1 引言 .2 1.2 课题背景 .3 1.3 技术概述.3 1.4 设计的目的与意义 .4 1.5 选择方案 .5 1.5.1 步进电机的概述.5 1.5.2 步进电机工作原理.5 1.5.3 控制方案.6 第二章第二章 步进电机的驱动步进电机的驱动.6 2.1 驱动器的选择 .6 2.1.1 l297l298 功能分析及驱动特性.7 2.2 驱动器的芯片连接.7 第三章第三章 电路分析电路分析.11 3.1 脉冲发生器电路 .11 3.2 正转反转控制电路 .13 3.3 起动及变速控制电路 .13 第四章第四章 个人小结个人小结.15 参考文献参考文献.16 附录附录 1 电路图电路图.17 附录附录 2 实物图实物图.18 上海电机学院控制电机课程设计 2 摘要摘要 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件， 具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重 复定位精度, 并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源 电压波动及负载的影响, 因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系 统。此次课题在分析了步进电机的驱动特性、斩波恒流细分驱动原理和混合式 步进电机驱动芯片 l297l298 的性能、结构的基础上，设计出了步进电机驱 动电路。 关键词：步进电动机，555 定时器，l297，l298 上海电机学院控制电机课程设计 3 第第 1 章章 设计课题简介设计课题简介 1.11.1 引言引言 步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的 微电动机，它最突出的优点是可以再宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快 速启停、正反转控制及制动等，并且其组成的开环系统简单、廉价、可行性强，因此在自 动化设备及各种控制装置等众多领域有着广泛的应用。随着微电子和计算机设计的发展， 步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电动机的驱动系统具有十分重要的意义。 本文选用的步进电机是四相电机，采用的方法是利用 l297 集成芯片，产生四相驱动 信号，控制 l298 双 h 集成电路来驱动步进电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移 的执行机构。当步进电机接受到一个脉冲信号，步进电机就按设定的方向转动一个固定的 角度（称为步距角） ，它的旋转时以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲频率来 控制电机转动速度和加速度，从而达到调速的目的。通过 l297 控制 l298 来驱动步进电机， 控制电机的正反转和启停。 基于 l297/l298 驱动芯片的步进电机驱动系统，采用恒流斩波方式驱动。其中 l297 是步进电机控制器，适用于双极性两相步进电机或单极性四相步进电机的控制。用 l297 输出信号可控制 l298 双桥驱动集成电路，用来驱动电压最高为 46v，总电流为 4a 以下的 步进电机。l297 也可用来控制由达林顿管组成的分立电路，以驱动更高电压，更大电流的 步进电机。l297 只需要时钟、方向和模式输入信号，相位由内部产生，从而减轻微处理器 和程序设计的负担。l297 采用固定斩波频率的 pwm 恒流斩波方式工作。l297 主要由译 码器，两个固定斩波频率的 pwm 恒流斩波器以及输出控制逻辑组成。l298 是用驱动步进 电机的集成电路，采用双桥接方式驱动，由于是双极性驱动，步进电机的定子励磁绕组线 圈可以完全利用，是步进电机达到最佳的驱动。 1.21.2 课题背景课题背景 步进电机以其独特的特点可以在无速度传感器和无位置传感器系统中实现精确的开环 状态定位或同步运行。我们通过调节发送给步进电机的步进脉冲个数来实现精确的位移或 者角度定位，而调节发送的步进脉冲频率就可以实现速度调节，这些都有利装置或设备的 小型化和低成本，因而在众多领域中得到广泛的应用。 步进电机的使用性能与它的驱动电路有密切的关系，随着电子技术的发展 ，使步进电 机的控制电路和功率驱动电路发生了很大变化，特别是集成电路的推广和微机的普及应用， 更使步进电机驱动电源的研制上了一个新台阶，使其性能指标有了显著的提高。国内对这 方面的研究一直很活跃，但是可供选用的高性能的步进电机驱动电源却很少，而且国内的 驱动电源方面基本都存在着体积大、外形尺寸不规则、性能指标不稳定及远没有达到系列 化等问题，这就给驱动电源的选用和安装带来了极大的不便，国外虽然有通用的各种类型 的步进电机驱动电源，但大都存在一些问题，如价格昂贵，与我国的系统连接不匹配等问 题。如前所述，步进电机伺服系统的性能，不仅与步进电机本体的特性有关，而且还与步 进电机的控制方式、驱动电源的特性及负载特性有着密切的关系，特别是驱动电源技术方 面，对步进电机运行性能的改善，如高频力矩的提高，步距分辨率的提高，单步振荡及振 上海电机学院控制电机课程设计 4 动的消除等方面起着至关重要的作用。 1.31.3 技术概述技术概述 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。无论 是在工农业生产还是在日常生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。因此 对电动机的控制变得越来越重要了。电动机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电 子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。正 是这些技术的进步使电动机控制技术化。 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，其原理是通过对它每相线圈中的电流和 顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率 便可改变步进电机的转速。通俗地说:当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电 机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量， 从而达到准确定位的目的。同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而 达到调速的目的，现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（vr)、永磁式步进电机 (pm)，混合式步进电机(hb)和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体 积较小，步进角一般为 7。50;反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一 般为 1。50，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上 有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式 的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为 1。8“而五相步进角一般为 0。720。这 种步进电机的应用最为广泛。 步进电机的一些基本参数: 电机固有步距角:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出 厂时给出了一个步距角的值，如 86byg250a 型电机给出的值为 0。90/1。80(表示半步工 作时为 0。90、整步工作时为 1。80)，这个步距角可以称之为“电机固有步距角”，它不 一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。 步进电机的相数:是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电 机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为 0。90/1。80、三相的为 0。750/1。50、五相的为 0。360/0。720。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数 的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分动器，则“相数”将变得没有意义， 用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。 保持转矩 :是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要 的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速 度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为衡量步进电 机最重要的参数之一。比如，当人们说 2 n m 的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指a 保持转矩为 2 n m 的步进电机。a 步进电机的一些特点: 一般步进电机的精度为步进角的 3%-5%，且不累积。 步进电机外表允许的最高温度。 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃于失步，因 此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲，磁性材料的退 磁点都在 130 c 以上，有的甚至高达 200 c 以上，所以步进电机外表温度 80 c-90 c 完 全正常。 步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 上海电机学院控制电机课程设计 5 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高，反向电 动势越大。在它的作用下，电机随频率(或速度)的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。介 绍步进电机的一个技术参数: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)。 步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的 数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。 1.41.4 设计的目的与意义设计的目的与意义 掌握步进电机的工作原理及控制方法，本次设计任务要完成的目标是：控制实现步进 电机的启停、正转、反转、加速、减速、停止；实现步进电机的细分控制；控制器满足步 进电机的幅频特性等功能。 1.51.5 选择方案选择方案 1.5.1 步进电机的概述 步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行机构，由步进电机及其功率驱动装 置构成一个开环的定位运动系统。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机 按设定的方向转动一个固定的角度(即步距角)。脉冲输入越多，电机转子转过的角度就越 多，输入脉冲的频率越高，电机的转速就越快。因此可以通过控制脉冲个数来控制角位移 量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度，从而 达到调速的目的。步进电机种类，根据自身的结构不同，可分为常用三大类：反应式 (vr，也称磁阻式)、永磁式(pm)、混合式(hb)。其中混合式步进电机兼有反应式和永磁式 的优点，它的应用越来越广泛。 1.5.2 步进电机工作原理 图 1 是一个四相磁阻式步进电机的结构示意图，该电机定子上有 8 个凸齿，相距 180的两个凸齿构成一相，每一相上的线圈反相连接，这样 8 个齿就构成四相， aa1、bb1、cc1、dd1，因此称为四相步进电机1。 上海电机学院控制电机课程设计 6 图 1 四相磁阻型的步进电机结构示意图 当有一相绕组被励磁时，磁通从正相齿，经过软铁芯的转子，并以最短的路径流向负 相齿，而其他的六个凸齿并无磁通。为使磁通路径最短，在磁场力的作用下，转子被迫转 动，使最近的一对齿与被励磁的一相对准。在图 1 的 a 图中 b 相被励磁，转子与 b 相对 准。在这个位置上，再对 a 相进行励磁，则转子在磁场作用下顺时针转过 15，如图 1 的 b 图所示，这样步进电机就转过了一个步距角。继续对 c 相进行励磁，转子在磁场的 作用下进一步顺时针转过 15，到达 c 图所示的位置，又转过了一个步距角。再对 d 相 进行励磁，又产生了一个新的磁场，在磁力的作用下转子又转过一个步距角 15。这样步 进电机的四相完成一个通电循环，若要继续转动，就继续顺次励磁，即步进电机按照 abcda 顺序顺次励磁，那么电机就不停地转动；若要电机反转，只需要改变电 机的励磁顺序，按照 adcba 的次序励磁即可。一般对步进电机采用半步驱动， 即四相八拍工作方式，使步进电机每次励磁转过 1 /2 的步距角，即每次改变励磁方式步进 电机转过 7.5，它的励磁方式是 aabbbcccdddaa，若要反转也是 只需改变励磁方式即可，即按照 aadddcccbbbaa，采用八拍工作方 式使得电机的转动更加稳定，也进一步增强了步进电机的控制精度。改变控制绕组数（相 数）或极数（转子齿数） ，可以改变步长的大小。它们之间的相互关系，可由下式计算： l =3600 /(pnc) 式中：l为步长；p为相数；n为转子齿数；c为通电方式。在图1中，步长为150，表示电 机转一圈需要24步。 1.5.3 控制方案 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机 就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机最大特点是，它是通过输入脉冲 信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频 率决定。脉冲信号是由 555 定时器组成的多谐振荡电路产生，用 l297 输出信号可控制 l298 双 h 桥驱动集成电路，用来驱动步进电机。此次我们选用的步进电机为四相八拍混 合式步进电机 42byghm47-1684a，参数具体如下：电压 2.8v，电流 1.68a，电阻 1.65 欧 姆，电感.，步距角精度5%。 上海电机学院控制电机课程设计 7 第二章第二章 步进电机的驱动步进电机的驱动 2.12.1 驱动器的选择驱动器的选择 步进电机广泛应用于数控机床、机器人、遥控、航天等领域，特别是微型计算机和微 电子技术的发展，使步进电机获得了更为广泛的应用。但其步距角较大、分辨率低、易发 热等缺点往往满足不了工业上的精确定位和大扭矩控制。为解决上述问题，本电路采用芯 片 l297l298 驱动步进电机。 2.1.1 l297l298 功能分析及驱动特性 l297 单片步进电动机控制器集成电路适用于双极性两相步进电动机或单极性四相步进 电动机的控制。用 l297 输出信号可控制 l298 双 h 桥驱动集成电路，用来驱动。电压为 12v，每相电流为 0.45a 以下的步进电动机。l297 也可用来控制由达林顿晶体管组成的分 立电路，驱动更高电压、更大电流的步进电动机。此器件的特性是只需要时钟、方向和模 式输入信号。相位是由内部产生的，因此可减轻微处理机和程序设计的负担。此芯片是具 有 20 个引出脚的双列直插式塑胶封装的器件，采用固定斩波频率的 pwm 恒流斩波方式工 作。l297 主要由译码器、两个固定斩波频率的 pwm 恒流斩波器以及输出逻辑控制组成， 工作原理分述如下： l297 的核心是脉冲分配器，它产生三种相序信号，对应于三种不同的工作方式：即半 步方式(half step)；基本步距(full step，整步)一相激励方式；基本步距两相激励方 式。脉冲分配器内部是一个 3bit 可逆计数器，加上一些组合逻辑，产生每周期 8 步格雷码 时序信号，这也就是半步工作方式的时序信号。此时 half/full 信号为高电平。若 half/full 取低电平，得到基本步距工作方式，即 4 步工作方式。 l297 另一个重要组成是由两个 pwm 斩波器来控制相绕组电流，实现恒流斩波控制以 获得良好的转矩-频率特性。每个斩波器由一个比较器，一个 rs 触发器和外接采样电阻组 成，并设有一个公用振荡器，向两个斩波器提供触发脉冲信号。图 2 中，频率 f，是由外 接 16 脚的 rc 网络决定的，当 r10k 时。f=1/0.69rc,当时钟振荡器脉冲使触发器置 l， 电机绕组相电流上升，采样电阻的 rs 电压上升到基准电压 vref 时，比较器翻转。使触发 器复位，功率晶体管关断，电流下降，等待下一个振荡脉冲的到来。这样触发器输出的是 恒频 pwm 信号，调制 l297 的输出信号，绕组相电流峰值由 pref 整定。 图 2 l297 内部斩波器电路示意圈 上海电机学院控制电机课程设计 8 2.22.2 驱动器的芯片连接驱动器的芯片连接 l297 的芯片及其管脚功能如图 3 所示，l298 的芯片及其管脚功能如图 4 所示，l297 和 l28 的组合控制驱动的应用电路图如图 5。 图 3 l297 的芯片引脚图 l297各引脚功能说明： 1脚(syng)斩波器输出端。如多个297同步控 制，所有的sync 端都要连在一起，共用一套振荡元 件。如果使用外部时钟源，则时钟信号接到此引脚上。 2脚(gnd)接地端。 3脚(home)集电极开路输出端。当l297在初 始状态(abcd=0101)时，此端有指示。当此引脚有效 时，晶体管开路。 4脚(a)a 相驱动信号。 5脚(inh1)控制a 相和b 相的驱动极。当此 引脚为低电平时，a 相、b 相驱动控制被禁止；当线 圈级断电时，双极性桥用这个信号使负载电源快速衰 减。若control 端输入是低电平时，用斩波器调节负 载电流。 6脚(b)b 相驱动信号。 7脚(c)c 相驱动信号。 8脚(inh2)控制c 相和d 相的驱动级。作用同inh1相同。 9脚(d)d 相驱动信号。 10脚(enable)l297的使能输入端。当它为低电平时，inh1，inh2，a，b，c，d 都 为低电平。当系统被复位时用来阻止电机驱动。 11脚(control)斩波器功能控制端。低电平时使inh1和inh2起作用，高电平时使a， b，c，d 起作用。 12脚(vcc)+5v 电源输入端。 13脚(sens2)c 相、d 相绕组电流检测电压反馈输入端。 上海电机学院控制电机课程设计 9 14脚(sens1)a 相、b 相绕组电流检测电压反馈输入端。 15脚(vref )斩波器基准电压输入端。加到此引脚的电压决定绕组电流的峰值。 16脚(osc)斩波器频率输入端。一个rc 网络接至此引角以决定斩波器频率，在多个 l297同步工作时其中一个接到rc 网络，其余的此引角接地，各个器件的脚i (sync)应连接 到一起这样可杂波的引入问题如图5所示。 17脚(cw/ccw)方向控制端。步进电机实际旋转方向由绕组的连接方法决定。当改变此 引脚的电平状态时，步进电机反向旋转。 18脚(clock)步进时钟输入端。该引脚输入负脉冲时步进电机向前步进一个增量， 该步进是在信号的上升沿产生。 19脚(half/full)半步、全步方式选择端。此引脚输入高电平时为半步方式(四相 八拍)，低电平时为全步方式。如选择全步方式时变换器在奇数状态，会得到单相工作方式 (单 四拍)。 20 脚(reset) 复位输入端。此引脚输入负脉冲时， 变换器恢复初始状态 图 4 l298 的芯片引脚图 l298各引脚功能说明： current sensing:电流监测端 output 1、output 2:1y1、1y2输出端 vs:功率电源电压，此与地必须连接100nf电容器 input 1、input 2:1a1、1a2输入端，ttl电平兼容 enable a、enable b:ttl电平兼容输入1en、2en使能端，低电平禁止输出 gnd:接地端 vss:逻辑电源电压，此与地必须连接100nf电容器 input 3、input 4:2a1、2a2输入端，ttl电平兼容 上海电机学院控制电机课程设计 10 output 1、output 2:2y1、2y2输出端 图 4 l297l298 组成的驱动电路 l297 和 l298 的组合驱动控制的真值表如下： 励磁方式励磁相 （a 相）（b 相）（相）（相） a1000 ab1100 b0100 bc0110 c0010 cd0011 d0001 四相八拍混合 式步进电机 da1001 一般情况下，步进电机根据环形分配器决定分配方式，各绕组的电流轮流切换，从而 使步进电机的转子步进旋转。步距角的大小只有两种，即整步工作和半步工作，而步距角 已由电机的结构确定。如果在每次输入脉冲切换时。不是将绕组电流全部通入或关断，只 改变相应绕组中的额定电流的一部分，则转子相应的每步转动原有步距角的一部分，而额 定电流分成多少次进行切换，转子就以多少步完成一个原有的步距角。这种将一个步距角 细分成若干步的驱动方法即为细分驱动。同时，在步进电机每相绕组通电周期中，常用的 驱动方法采用恒定电流值驱动，该方法在驱动大力矩负载时往往发热现象严重。为了解决 上述问题，提出了斩波恒流驱动方法，在斩波恒流电路中，采用高电压驱动，电机绕组回 路不串联电阻，这样电流上升的速度会很快。同时在电路中设置采样电阻，在绕组电流达 上海电机学院控制电机课程设计 11 到额定值时，由于采样电阻的反馈作用，通过比较器使电源电压工作在关断状态，从而使 绕组电流保持在额定值附近内波动。由于电源电压并不是一直向绕组供电，而只是一个个 窄脉冲，总的输入能量是各脉冲时间的电压与电流乘积的积分，取自电源的能量大幅度下 降，具有很高的效率，降低了发热量。在驱动器中采用将细分和斩波恒流驱动结合技术， 电机内电流波形图如图 5（b） 。 (a)普通方法驱动普通方法驱动 (b)斩波恒流细分驱动 图 5 驱动电路电流波形 上海电机学院控制电机课程设计 12 第三章第三章 电路分析电路分析 3.13.1 脉冲发生器电路脉冲发生器电路 脉冲发生器是由 555 定时器组成的多谐振荡器，555 定时器是广泛使用的一种规模集成 电路，它将模拟与数字逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围广、工 作速度快、定是精度高、驱动能力强等优点。555 定时器配以外部元件，可以构成多种实 际应用电路。广泛应用与产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电 器以及通信产品等电子设备中。555 定时器又称时基电路。555 定时器按照内部元件分有双 极型（又称 ttl 型）和单极型两种。双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是 场效应晶体管。555 定时器是按单片电路中包括定时器的个数分有单时基定时器和双时基 定时器两种。 图 6 555 定时器内部电路 由 555 定时器组成的多谐振荡器是一种自激振荡器，它不需要输入信号即可产生矩形 脉冲。多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳定状态，只有两个暂稳态。它们做交替变化， 输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称无稳态电路，常用来作脉冲信号源。电路如图所示： 上海电机学院控制电机课程设计 13 图 7 脉冲信号发生电路 用 555 定时器构成的多谐振荡器电路如图所示：图中电容 c、电阻 r1 和 r2 作为振荡 器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2 脚）和阀 值输入端（6 脚）与电容相连；集电极开路输出端（7 脚）接 r1、r2 相连处，用以控制电 容 c 的充、放电；外界控制输入端（5 脚）通过 0.01uf 电容接地。多谐振荡器的工作波形 如图所示： 图 8 多谐振荡器的工作波形 电路接通电源的瞬间，由于电容 c 来不及充电，vc=0v，所以 555 定时器状态为 1， 输出 vo 为高电平。同时，集电极输出端（7 脚）对地断开，电源 vcc 对电容 c 充电，电 路进入暂稳态 i，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态 的维持时间取决于 rc 充、放电回路的参数。暂稳态的维持时间，即输出 vo 的正向脉 冲宽度 t10.7(r1+r2)c；暂稳态的维持时间，即输出 vo 的负向脉冲宽度 t20.7r2c。 因此，振荡周期 t=t1+t2=0.7(r1+2r2)c，振荡频率 f=1/t。正向脉冲宽度 t1 与振荡 周期 t 之比称矩形波的占空比占空比，由上述条件可得 d=（r1+r2）/（r1+2r2） ，若使 r2r1，则 d1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波方波） 。 3.23.2 正转反转控制电路正转反转控制电路 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再换向,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 cp 脉冲结束后以及下一个 方向的第一个 cp 脉冲前发出.如图 3 所示.对于 cp 脉冲的设计主要要求其有一定的脉冲宽 度（一般不小于 5s）、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升速三个过程，如图： 上海电机学院控制电机课程设计 14 图 9 换向信号起作用的时刻 3.33.3 起动及变速控制电路起动及变速控制电路 步进电动机的最高起动频率（突跳频率）一般为0.1khz到3-4khz,而最高运行频率则 可以达到n*102 khz.以超过最高起动频率的频率直接起动,将出现失步现象,甚至无法起动. 较为理想的起动曲线,应是按指数规律起动.但实际应用对起动段的处理可采用按直线拟合的 方法,即阶梯升速法.可按两种情况处理,已知突跳频率则按突跳频率分段起动,分段数 n=f/fq.未知突跳频率,则按段拟合至给定的起动频率,每段频率的递增量（后称阶梯频率） f=f/8,即采用8段拟合.在运行控制过程中,将起始的速度（频率）分为n分作为阶梯频率,采 用阶梯升速法将速度连续升到所需要的速度,然后锁定,按预置的曲线运行，如下图所示： 图10 阶梯升速起动 用单片机实现步进电机的加/减速控制,实际上就是控制发脉冲的频率,升速时,使脉冲频 率增高,减速时相反.如果使用定时中断来控制