使用功率步進電機作為伺服驅動裝置的開環(huán)進給系統(tǒng)，曾在硬線數控機床上得到廣泛應用，20世紀70年代以后逐漸為閉環(huán)進給系統(tǒng)所取代?，F(xiàn)在國內一些普通機床的數控化改造，仍在使用功率步進電機的開環(huán)進給系統(tǒng)，計算機的外圍設備繪圖機，多數也采用步進電機開環(huán)進給系統(tǒng)來驅動繪圖筆。設計步進電機開環(huán)進給系統(tǒng)要解決的問題是：傳動計算、進給指令的給定和步進電機的驅動電路，現(xiàn)分述如下。
圖1 開環(huán)進給伺服系統(tǒng)
1.步進電機開環(huán)進給系統(tǒng)的傳動計算
如圖1（a）所示為直線進給系統(tǒng)，系統(tǒng)的脈沖當量 （mm），決定于步進電機的步距角。齒輪傳動比i和滾珠絲杠的導程t（mm），其關系是
（1）
對于圖1（b）所示的圓周進給系統(tǒng)，如數控轉臺，設脈沖當量為 ，蝸桿為zk頭，蝸
輪為zw齒，則有
?。?）
步進電機開環(huán)進給系統(tǒng)的脈沖當量一般取為0.01mm或0.001°，也有選用0.005～0.002mm或者0.005～0.002°的，脈沖當量小，進給位移的分辨率和精度就高，但是由于進給速度(mm/min)或(mm/min)，在同樣的最高工作頻率f 時，δ越小則最大進給速度值也越小。步進電機的進給系統(tǒng)使用齒輪傳動，不僅是為了求得所需的脈沖當量，還有滿足結構要求和增大轉矩的作用。
2.提高開環(huán)進給伺服系統(tǒng)位移精度的措施
開環(huán)進給系統(tǒng)中，步進電機的步距角精度，機械傳動部件的精度，絲杠、支承的傳動間隙及傳動支承件的變形等，將直接影響進給位移的精度，為了提高系統(tǒng)的精度，應該適當提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度，此外，還可采取各種精度補償措施。
傳動間隙補償
在進給傳動機構中，提高傳動元件的制造精度并采取消除傳動間隙的措施，可以減小但不能完全消除傳動間隙。由于間隙的存在，接受反向進給指令后，最初的若干個指令脈沖只能起到消除間隙的作用，因此產生了傳動誤差。傳動間隙補償的基本方法是：當接受反向位移指令后，首先不向步進電機輸送反向位移脈沖，而是由間隙補償電路或補償軟件發(fā)出一定數量的補償脈沖，使步進電機轉動越過傳動間隙，然后再按指令脈沖使執(zhí)行部件作準確的位移。
間隙補償脈沖的數目由實測決定，并作為參數存貯起來，接受反向指令信號后，每向步進電機輸送1個補償脈沖的同時，將所存的補償脈沖數減1，直至存數為0時，發(fā)出補償完成信號，控制脈沖輸出門向步進電機分配進給指令脈沖。
螺距誤差補償
用螺距誤差補償電路或軟件補償的方法，可以補償滾珠絲杠的螺距累積誤差，以提高進給位移精度。首先要實測執(zhí)行部件全行程的位移誤差，在累積誤差值達到一個位移脈沖當量的位置處，用硬件（如行程開關和擋塊）或軟件（查找位移誤差表，確定誤差位置和誤差大?。┑姆椒?，發(fā)出一個正或負補償脈沖，使步進電機少走或多走和誤差大小相同的步數，從而校正位移誤差。