几种典型的步进电机闭环控制系统
步进电机闭环控制系统是机电一体化产品中的关键元件之一，它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。在计算机控制系统的发展下，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。
步进电动机闭环控制系统的优点之一是适于闭环控制。在闭环控制下，步进电动机受位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。在闭环控制的步进电机系统中，或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时，扩大工作速度范围，或可在给定速度下提高跟踪和定位精度，或可得到极限速度指标和极限精度指标。
步进电动机的闭环控制性能与开环控制性能相比，具有如下优点：
a．随着输出转矩的增加，二者的速度均以非线性形式下降，但是，闭环控制提高了矩频特性。
b．闭环控制下，输出功率／转矩曲线得以提高，原因是，闭环下，电机励磁转换是以转子位置信息为基础的，电流值决定于电机负载，因此，即使在低速度范围内，电流也能够充分转换成转矩。
c．闭环控制下，效率一转矩曲线提高。
d．采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。
e．利用闭环控制，步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。
f．闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出：
式中 n-步进电动机转换拍数(N>n)
g．应用闭环驱动，效率可增到 7.8 倍，输出功率可增到 3.3 倍，速度可增到 3.6 倍。闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。
步进电动机闭环控制系统可以分为两种：编码器形式和波形检测形式。
编码器形式的步进电动机阕环控制系统是采用编码器的形式，图 1 是其原理示意图。初始状态，系统受一相或几相激磁而静止。开始工作后，先把目标位置送入减法计数器；然后，“起动”脉冲信号加到控制单元上，控制单元在“起动”脉冲的作用下，立即把步进命令送入相序发生器，使激磁变化一次，后续的脉冲则由编码器装置产生。编码器每产生一个脉冲，就对法计数器减 1，因而，减法计数器记录的是实际的转子位置。当减法计数器的计数减至零时，发出一个停止信号到控制单元，禁止以后的步进命令，系统停止工作。
波形检测形式的步进电动机闭环控制系统的原理是通过对步进电动机相电流或绕组反电势（或绕组反电势所引起的电流）的检测，间接得到转子位置信息，反馈到控制单元产生控制脉冲，控制步进电动机运动。图 3 是其原理图。
波形检测器是由简单的电子线路构成，价格便宜，如果需要，可直接安装在控制器逻辑线路中，步进电动机不需附加的机械连接。
利用电流检测的步进电动机闭环控制系统用电流检测的步进电机闭环控制是基于某些反应式步进电动机的相电流在一定速率范围内，电流值与转子位置之间存在着一定的对应关系，通过检测电流值，可以间接地得到转子位置信息。
在高精度定位系统的设计思想中，步进电动机闭环控制系统可以广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。
