步進電機暫態(tài)（阻尼）特性的測量

步進電機的轉(zhuǎn)子作1步距角步進，則其轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生振蕩而后慢慢衰減至停止，取縱軸表示角度，橫軸作為時間，轉(zhuǎn)子慢慢衰減至停止，稱為暫態(tài)（阻尼）特性。

此種測量方法采用下圖的試驗結(jié)構(gòu)。

驅(qū)動電路確定激磁方式，步進電機1步進驅(qū)動。此時，步進電機安裝了電位計，其輸出波形用記憶示波器畫出，此方法能測量暫態(tài)特性。用此方法可以測量激磁相通電狀態(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)定時間等，由于其結(jié)構(gòu)簡單，所以被大量使用。用此方法測定兩相HB型1.8°步進電機的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。

1-2相驅(qū)動狀態(tài)下，為了能最佳狀態(tài)達到穩(wěn)定位置，激磁方式以2相為宜。

測量暫態(tài)特性，縱軸的角度精度要更精確的獲取，電位計用編碼器來代替，其穩(wěn)定波形可以用打印機輸出。下圖為此測量方法的穩(wěn)定波形，有兩次衰減振蕩即到達停止角度的±5%內(nèi)，即到1.8°±5%讀取穩(wěn)定時間（setting TIme）。

跟電位計法比較，編碼器法因編碼器慣量大的關(guān)系，需要注意穩(wěn)定時間的絕對值不同。

一般阻尼特性如前文《步進電機的加速、減速控制》中的下述公式所示，J、D與電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩Kθ時，（D/√JK）（JK包含在根號內(nèi)）大而得到改善，衰減振動的角速度近似（√K/√J）。

步進電機的位置定位時，因為電機負載和轉(zhuǎn)子儲存的動能，不能立即停止，會產(chǎn)生超調(diào)量，反復經(jīng)過設定點后停下來。此種反復振蕩延長了定位時間，有必要改善電機的阻尼和定位時間。改善的方法有安裝阻尼器和利用驅(qū)動電路及電機本身的改善等，下面將分別加以說明。

利用阻尼器的改善

圖表示帶誤差動態(tài)阻尼器的步進電機的照片。此種阻尼器是在步進電機軸的飛輪上安裝橡膠等特性裝置，使飛輪的運動滯后于轉(zhuǎn)軸的運動，利用與轉(zhuǎn)子間的振動相位差對轉(zhuǎn)子進行制動，改善暫態(tài)特性。

下圖為帶動態(tài)慣量阻尼器的步進電機暫態(tài)特性的步進響應的比較。此種吸振阻尼器不會像反相制動方法那樣，在產(chǎn)生超調(diào)后才制動，但也不會消除最初的超調(diào)量。

此種動態(tài)慣量阻尼器可以改善步進電機高速區(qū)域的共振引起的轉(zhuǎn)矩降低，也可以改善高速時的轉(zhuǎn)矩和響應脈沖。

利用驅(qū)動電路的改善

半步進1-2相激磁的情況：阻尼以及定位時，利用2相激磁比1相激磁要好。所以兩相步進電機使用半步進驅(qū)動的1-2相激磁時，停止相采用2相激磁，阻尼會變好。

反相序制動：有關(guān)反相序制動，在前文《步進電機附加制動驅(qū)動方法：反相序激磁與最終步進延遲》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。為此介紹反相序制動用閉環(huán)回路。

下圖表示步進電機及其后軸所帶的測速機結(jié)構(gòu)。

由測速機得到轉(zhuǎn)子速度，在最佳時刻作反相序制動，其反相序激磁的電路框圖如下。

下圖為有/無反相序制動的對比。因為閉環(huán)控制可在最佳的速度時間進行制動。

驅(qū)動電路輸出段的結(jié)構(gòu)：根據(jù)圖前文《步進電機增加動態(tài)轉(zhuǎn)矩的解決方法》中的下圖所示驅(qū)動電路輸出段結(jié)構(gòu)，當功率管OFF時，尖峰吸收電路的導通，產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩變大。其圖中的①為制動轉(zhuǎn)矩最小的結(jié)構(gòu)。在高速時的轉(zhuǎn)矩會降低，故要考慮轉(zhuǎn)矩與制動轉(zhuǎn)矩兩者狀態(tài)最佳時的驅(qū)動電路。

電機本體的改善

PM型步進電機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，此時的兩個電機的極異性永久磁鐵的磁通大，各向同性磁通相對小。

上圖為這些電機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電機在12V額定電壓下的阻尼特性的比較。

據(jù)此，定位時間方面，使用極異性磁鐵的穩(wěn)定時間長。但若降低驅(qū)動電壓（降低為8V），則如下圖所示，極異性磁鐵的穩(wěn)定時間變短。

磁鐵強的電機調(diào)整激磁電壓（電流）時，穩(wěn)定時間將變小。上圖為幾種電流的暫態(tài)特性。電流在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大時會減小，此為受到反電勢的影響所致。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)定時間變短。