单片机步进电动机的DSP控制系统设计+电路图+源程序(2)
1.1 步进电动机的发展
步进电动机的原理是基于电磁铁作用，最原始模型形成于1830—1860年间，1870年前后应用于氩弧灯的电极输送机构中，进行控制尝试，其被认为是最早的步进电动机。20世纪60年代，随着技术的发展，各种实用性步进电动机进一步发展，尤其是半导体技术的发展进一步推进了步进电动机的发展。步进电动机经过不断的改良，使步进电动机已广泛应用于国民工业的各个方面。在经过几十年的发展后，步进电动机技术迅速成熟起来，已发展成为电动机家族中的一个基本成员，特别是混合式步进电动机因其优越的性能得到了迅速发展。目前，步进电动机主要应用于需要高定位精度、高响应性、高信赖性等控制性高的机械系统中。在重视速度控制、位置控制及需要精确操作各项指令动作的场合，步进电动机的身影总是形影不离。步进电动机广泛应用于计算机外围设备、机电一体化、国防工业、自动化设备、机床的程序控制及其他的数字控制系统，如绘图机、打印机、自动记录仪表数模转换设备、软盘驱动器和钟表等装置或系统中[2]。
1. 2 步进电动机在我国的发展应用及前景
中国步进电动机的制造研究始于二十世纪五十年代中后期，主要是科研机构和高等院校为研究一些装置而开发使用的少量产品。从二十世纪吹冰十年代开始，步进电动机开始生产并应用，而且驱动电路的半导体器件实现完全国产化。当时的驱动电路是全分立元器件构成的逻辑运算电路，包括电容耦合输入的计数器、触发器环形分配器等。七十年代初期，步进电动机的研究和生产都取得了突破，除了驱动器设计方面的进步外，对反应式步进电动机本体的设计研究发展到较高水平。七十年代中期到八十年代中期为成品发展阶段，新型高性能电动机不断被开发。从八十年代中期后，因为对步进电动机的模型做了大量精确研究，所以各种混合式步进电动机及驱动器作为产品被广泛应用。
经过多年的发展，我国的步进电动机形成了品种繁多的局面，其中主要分为两个种类：一是二十世纪七十年代形成的磁阻式步进电动机，该产品仍旧在低端市场占有较大的市场；二是混合式步进电动机的产品，包括引进国外技术与生产设备，按照国外标准生产的二相和五相混合式步进电动机，以及国内自行开发生产的混合式步进电动机。各个系列的产品在不同的领域依旧有应用价值，因此短期内很难将国内的步进电动机统一起来。
当下，混合式步进电动机的发展前景最为广阔，其发展趋势：一是小型化趋势发展，随着电动机本身应用领域的扩展及各类整机的不断小型化，要求配套的步进电动机也必须小型化；二是圆形外观向方形外观的改变（如图1.1），尽可能的将转子设计的更大，使其力矩体积比大为提高；三是一体化设计，将位置传感器，减速齿轮等和电动机机体设计在一体，组成一个闭环控制系统，提高其控制性能。
经过几十年的发展，步进电动机应用领域不断扩展，已成为除直流电动机与交流电动机外应用最广泛的电动机，其在开环高分辨率的定位系统的应用，至今仍未开发出更好的替代产品，尤其是在一些功率特别小的系统中，步进电动机更是具有不可代替的地位[19]。
未来对步进电动机的研究还是会继续深入下去的，研究方向之一是步进电动机与驱动的一体化，目的旨在使步进电动机体积更小巧、性能更优越、性价比更高；另一个研究方向是在功率或机座号较大的步进电动机与BIDCM（稀土永磁无刷直流电机）的交流伺服电动机系统整合，可能会借鉴交流伺服系统的控制技术，保留部分步进电动机的特点，形成一种新的“步进伺服电动机”或“伺服步进电动机”，克服高频过载能力小、低频振荡、快速性不足和效率不高等缺点，从而在现代军工、航天航空和精密机械加工等领域深入应用[6]。
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