某機械公司投資管理范本

第六章投資管理一、投資的特點回收時間較長變現(xiàn)能力較差資金占用數(shù)額相對穩(wěn)定實物形態(tài)和價值形態(tài)可以分離投資次數(shù)相對較少二、項目計算期

是指從項目投資建設開始到最終清算結束為止的全部時間，包括建設期和生產經營期。建設期是指開始投資到項目完工移交生產經營的整個期間，該期間的現(xiàn)金流量大多為現(xiàn)金流出量；并非每一個投資項目都有建設期，如果投資可以一次完成(如購置車輛組建運輸車隊)則建設期為零，如分次投資則必然存在建設期。生產經營期是指項目移交生產經營開始到項目清理結束為止的整個期間，該期間的現(xiàn)金流量大多為現(xiàn)金流入量。

三、投資現(xiàn)金流量

（一）現(xiàn)金在項目投資中，“現(xiàn)金”是一個廣義的概念，它不僅包括貨幣資金，也包含現(xiàn)金等價物及與項目相關的非貨幣資源的變現(xiàn)價值。比如在投資某項目時，投入了企業(yè)原有的固定資產，這時的“現(xiàn)金”就包含了該固定資產的變現(xiàn)價值，或其重置成本。（二）現(xiàn)金流量的構成

從流向看，現(xiàn)金流量由兩個部分構成：1、現(xiàn)金流出量。是指能夠使投資方案現(xiàn)實貨幣資金減少或需要動用現(xiàn)金的項目，包括：建設投資、流動資產投資、經營成本、各項稅款、其他現(xiàn)金流出等。建設投資包括建設期間的全部投資，如固定資產投資、無形資產投資、土地使用權投資、開辦費投資等。2、現(xiàn)金流入量。是指能夠使投資方案現(xiàn)實貨幣資金增加的項目，包括：營業(yè)收入、回收的固定資產余值、回收的流動資金及其他現(xiàn)金流入等。（三）凈現(xiàn)金流量經營期凈現(xiàn)金流量=該年利潤+該年折舊額+該年攤銷額+該年利息費用+該年投資回收額上式中，該年利潤是指該年的稅后利潤。因此在給出所得稅率的情況下，應將該年利潤調整為稅后利潤；如果沒有給出所得稅率，則該年利潤應理解為稅后利潤。該年攤銷額是指無形資產攤銷額、開辦費攤銷額及遞延資產攤銷額。該年投資回收額是指固定資產的中途轉讓收入及報廢清理的殘值收入和收回的流動資金投資。

（四）現(xiàn)金流量確定中應注意的若干問題

1、時點值與時期值。在實際工作中，有些現(xiàn)金流量是在某一時點完成的，如購置一臺汽車、支付應交稅金等，而有些現(xiàn)金流量則表現(xiàn)為某一期間的結果，如收入、成本、折舊、攤銷、利潤和稅金等。根據慣例，凡是收入、成本、折舊、攤銷、利潤和稅金等均屬于時期值，在期末確定現(xiàn)金流量；各種投資(如固定資產投資、無形資產投資、土地使用權投資、開辦費投資等)如明確指明在期初投入，則作為時點值在期初確定現(xiàn)金流量，如未作明確說明，一般應作為時期值在期末確定現(xiàn)金流量。

2、營業(yè)收入。是指收到現(xiàn)金的營業(yè)收入(即經營現(xiàn)金流入)，因此必須注意兩個問題：一是在存在折扣和折讓的情況下，會計上對營業(yè)收入是采用總價法還是采用凈額法進行賬務處理：如采用總價法核算營業(yè)收入，由于營業(yè)收入包括折扣和折讓，而折扣和折讓不能形成現(xiàn)金流入，因此應按扣除折扣和折讓后的營業(yè)收入凈額計算經營現(xiàn)金流入量；如采用凈額法核算營業(yè)收入，由于營業(yè)收入己將折扣和折讓扣除，因此應按營業(yè)收入總額計算經營現(xiàn)金流入量。二是不同期間的應收賬款。一般情況下是假設正常經營年度內每期發(fā)生的應收賬款與回收的應收賬款大體相等，因而本期的營業(yè)收入均為收到現(xiàn)金的營業(yè)收入；但如果明確指明前后期間營業(yè)收入不等，并且當期營業(yè)收入中有一部分在本期收到現(xiàn)金，另一部分將在以后期間收到現(xiàn)金(即形成應收賬款)，則經營現(xiàn)金流入量應根據所給資料計算。3、固定資產投資與固定資產原值。固定資產投資是指在固定資產上的原始投資額，表示由于固定資產投資而產生的現(xiàn)金流出；而固定資產原值則是固定資產投資、固定資產投資方向調節(jié)稅及資本化利息之和，是計算固定資產折舊的重要影響因素。4、經營成本。一般說來，經營成本是指經營期內所發(fā)生的、需要付出現(xiàn)金的成本和費用(即經營現(xiàn)金流出)，其數(shù)額等于某一年度的總成本、費用減去當年計提的固定資產折舊、無形資產攤銷額、開辦費攤銷額、遞延資產攤銷額后的余額。因此，形成經營現(xiàn)金流出的經營成本是付現(xiàn)的經營成本，而不包括沉沒的經營成本(過去支付過現(xiàn)金而在現(xiàn)在和未來攤入成本或費用的支出，如固定資產折舊、無形資產攤銷額、開辦費攤銷額、遞延資產攤銷額等)。5、各項稅款。除增值稅外，支付各項稅款(無論是流轉稅還是所得稅)均形成現(xiàn)金流出。如果將增值稅銷項稅額與進項稅額的差作為“其他現(xiàn)金流入量”，則應同時列入“其他現(xiàn)金流出量”；否則，均不列入“其他現(xiàn)金流入量”和“其他現(xiàn)金流出量”項目。四、投資決策計算基礎思考：為什么用現(xiàn)金流量指標，而不是利潤指標作為投資決策的指標？五、投資決策指標（一）動態(tài)投資決策指標凈現(xiàn)值（NPV)計算方法決策規(guī)則：凈現(xiàn)值的大小取決于折現(xiàn)率的大小，其含義也取決于折現(xiàn)率的規(guī)定：如果以投資項目的資本成本作為折現(xiàn)率，則凈現(xiàn)值表示按現(xiàn)值計算的該項目的全部收益(或損失)；如果以投資項目的機會成本作為折現(xiàn)率，則凈現(xiàn)值表示按現(xiàn)值計算的該項目比己放棄方案多(或少)獲得的收益；如果以行業(yè)平均資金收益率作為折現(xiàn)率，則凈現(xiàn)值表示按現(xiàn)值計算的該項目比行業(yè)平均收益水平多(或少)獲得的收益。凈現(xiàn)值指標適用于投資額相同、項目計算期相等的決策。如果投資額不同或者項目計算期不等，應用凈現(xiàn)值指標可能作出錯誤的選擇。內部報酬率（IRR)計算方法：決策規(guī)則資本成本或必要報酬率(1)根據項目計算期現(xiàn)金流量的分布情況判斷采用何種方法計算內部收益率：如果某一投資項目的投資是在投資起點一次投入、而且經營期各年現(xiàn)金流量相等(即表現(xiàn)為典型的后付年金)，此時可以先采用年金法確定內部收益率的估值范圍，再采用插值法確定內部收益率。如果某一投資項目的現(xiàn)金流量的分布情況不能同時滿足上述兩個條件時，可先采用測試法確定內部收益率的估值范圍，再采用插值法確定內部收益率。(2)采用年金法及插值法具體確定內部收益率時，由于知道投資額(即現(xiàn)值)、年金(即各年相等的現(xiàn)金流量)、計息期三個要素，因而：首先可以按年金現(xiàn)值的計算公式求年金現(xiàn)值系數(shù)，然后查表確定內部收益率的估值范圍，最后采用插值法確定內部收益率。獲利指數(shù)計算方法決策規(guī)則思考：NPV法、IRR法、PI在什么情況下得出的結論是一致的，在什么情況下得出的結論不一致？當結論不一致時，應該以哪種方法為準？（二）靜態(tài)投資決策指標投資回收期（PP)計算方法PP=原始投資額/每年NCF思考：投資回收期法存在什么缺陷？平均報酬率（ARR)計算方法ARR=平均現(xiàn)金流量/初始投資額決策規(guī)則ARR>必要報酬率應注意以下幾點：1、靜態(tài)投資回收期指標只說明投資回收的時間，但不能說明投資回收后的收益情況。2、投資利潤率指標雖然以相對數(shù)彌補了靜態(tài)投資回收期指標的第一個缺點，但卻無法彌補由于沒有考慮時間價值而產生的第二個缺點，因而仍然可能造成決策失敗。3、當靜態(tài)評價指標的評價結論和動態(tài)評價指標的評價結論發(fā)生矛盾時，應以動態(tài)評價指標的評價結論為準。六、判斷標準（一）采納與否的決策當某一方案面臨采用或不采用的選擇時，這種決策稱為采納與否的決策。很明顯，只有當該方案符合某一標準時，它才會被采用，否則將被拒絕。這時，方案優(yōu)劣取舍的基本標準是：凈現(xiàn)值NPV≥0獲利指數(shù)PI≥1內部收益率IRR≥ic投資利潤率≥基準(設定)投資利潤率包括建設期的投資回收期PP≤n/2(即項目計算期的一半)不包括建設期的投資回收期PP’≤p/2(即項目經營期的一半)只有當某方案的某項指標符合上述該項指標的標準要求時，該方案才會被采用，因為它的采用將會增加企業(yè)的利潤，否則將被拒絕。值得強調的是：當投資利潤率、投資回收期的評價結論與凈現(xiàn)值、凈現(xiàn)值率、獲利指數(shù)、內部收益率等主要指標的評價結論發(fā)生矛盾時，應當以主要指標的評價結論為準。（二）選擇互斥的決策當該方案僅符合某項指標(如凈現(xiàn)值)的基本標準時，并不意味著它會被采用；只有當該方案符合基本標準并且符合設定標準時，它才會被采用，否則將被拒絕。如果各項指標均符合設定標準的要求，則說明該方案為最優(yōu)方案；但當有關指標相互矛盾時(即有的指標認為甲方案好，而有的指標則認為丙方案或其他方案好)，則不能簡單地說應根據凈現(xiàn)值判斷優(yōu)劣或根據內部收益率判斷優(yōu)劣。這種情況往往發(fā)生在投資額不等或項目計算期不同的多個方案的選擇互斥決策中，這時應考慮采取差額投資內部收益率法和年等額凈回收額法進行正確的選擇。差額投資內部收益率法和年等額凈回收額法適用于原始投資不相同的多方案比較，后者尤其適用于項目計算期不同的多方案比較決策。所謂差額投資內部收益率法，是指在原始投資額不同的兩個方案的差量凈現(xiàn)金流量△NCF的基礎上，計算差額投資內部收益率△IRR，并據以判斷方案優(yōu)劣的方法。在此法下，當差額投資內部收益率指標大于或等于基準收益率或設定折現(xiàn)率時，原始投資額大的方案較優(yōu)；反之，則投資少方案為優(yōu)。年等額凈回收額法是指在投資額不等且項目計算期不同的情況下，根據各個投資方案的年等額凈回收額指標的大小來選擇最優(yōu)方案的決策方法。計算時，某一方案的年等額凈回收額等于該方案的凈現(xiàn)值與相關的資本回收系數(shù)(即指年金現(xiàn)值系數(shù)的倒數(shù))的乘積。在該方法下，所有方案中年等額凈回收額最大的方案即為最優(yōu)方案。（三）相容選擇的決策

當有兩個或兩個以上方案可供選擇時，如果選擇其一而無需舍棄其他方案(即可以同時選擇多個方案)，這種決策稱為相容選擇的決策(又稱投資組合的決策)。決策時需要考慮以下問題：第一、如果企業(yè)可用資本無數(shù)量限制，可按凈現(xiàn)值率的大小排序，順序選擇有利可圖的方案進行組合決策。第二、如果企業(yè)可用資本有數(shù)量限制，即不能投資于所有可接受的項目時，可按下列原則處理：1、

按凈現(xiàn)值率的大小排序，在可用資金范圍內優(yōu)先選擇凈現(xiàn)值率大的方案進行組合；2、某一組合使用資金總額不得超過可用資金的數(shù)額，否則即為無效組合；3、每一組合應為有效組合，如果某一組合含于另一組合內(如A、B項目組合含于A、B、C項目組合內)，該組合(如A、B項目組合)即為無效組合；4、各組合的最優(yōu)選擇標準是：組合的凈現(xiàn)值總額最大(往往是既最大限度地利用了資金又使綜合凈現(xiàn)值率最大的組合)。例、假設某公司有六個可供選擇的項目A1、A2、B、C、D1、D2，其中A1和A2，D1和D2是互相斥選項目，該克公司資本的最大限量是1000000元。詳細情況詳見表。投資項目初始投資凈現(xiàn)值率凈現(xiàn)值額A120000020%40000A230000025%75000B40000030%120000C25000040%100000D130000050%150000D215000040%60000投資項目組合使用資金總額凈現(xiàn)值總額A1、B、C、D21000000320000A2、B、C950000295000A2、B、D11000000345000A2、B、D2850000255000A2、C、D1850000325000B、C、D1950000370000投資決策分析實例

馬倫機械公司是一家從事金屬加工工作的公司。它為周邊地區(qū)的石油勘探和開采提供各種機械金屬配件，其中石油勘探用的鉆頭是它的主要產品之一。巴克爾鉆探公司是它的一個重要客戶。巴克爾鉆探公司的鉆機從1972年的17臺增加到1979年的30臺(無閑置鉆機)，開發(fā)的鉆井從1972年的679個增加到1979年的1474個，1978—1979年巴克爾鉆探公司每年向馬倫機械公司購買8400個鉆頭。1980年初，馬倫機械公司考慮對現(xiàn)有的生產機器設備進行更新。該公司現(xiàn)有4臺專門為巴克爾鉆探公司生產鉆頭的大型人工車床，每個鉆頭都要順次經過這4臺車床的加工才能完成，每臺車床需要一個熟練工人進行操作。如果用一臺自動機器來取代現(xiàn)在的4臺車床，這臺新機器只需要一個熟練的計算機控制員進行操作。現(xiàn)有的4臺大型人工車床已經使用了3年，原始成本總共590000美元。如果每周工作5天，每天兩班倒。這4臺車床每年可以生產8400個鉆頭，有效使用年限為15年，每臺車床殘值為5000美元，4臺車床已提折舊114000美元。當初在購置這4臺車床時從銀行取得了10年期10%的貸款，現(xiàn)仍有180000美元未還。在扣除拆運成本之后，這4臺車床現(xiàn)在的最好售價估計為240000美元。車床清理損失的46%可以作為納稅扣除項目。

操作車床的直接人工工資率是每小時10美元，但是設備的更新不會改變直接人工的工資率。新型自動機器將會減少占地面積，從而每年減少以占地面積為分配依據的間接費用15000美元，但是節(jié)約出來的占地面積很難派作他用。新機器每年還將減少20000美元的維護費支出，其買價的10%可以作為納稅扣除項目。新機器的購入需要取得14%的銀行抵押貸款，買價為680000美元。該公司的財務數(shù)據見表6—1、表6—2所示，這些數(shù)據在可預期的將來不會有重大變化。

項目金額銷售收入銷售成本銷售和管理費用稅前利潤所得稅536421334949416437061225566602851凈利潤622715表6—11979年簡略損益表單位：美元

資產金額負債與所有者權益金額現(xiàn)金應付賬款存貨固定資產53212266210718581204389701流動負債長期應付債券(10%)實收資本保留盈余93032750000010000005011723合計7442050合計7442050表6—21979年12月31日簡化資產負債表單位：美元

馬倫機械公司是否需要用一臺自動機器去替換4臺人工車床?

在傳統(tǒng)投資決策分析中需要首先明確以下幾個問題：1、相關的時間期限(本例為12年或15年)。2、各時期的現(xiàn)金增量。3、以占地面積為分配依據的間接費用與決策無關。4、籌資的貸款條件與決策無關(包括現(xiàn)存的10%貸款和購買新設備的14%貸款)。5、折舊額為納稅可扣除項目。6、清理舊機器的凈現(xiàn)金流入用于購買新機器。7、舊機器的清理損失為納稅可抵扣項目。8、選擇計算凈現(xiàn)值的折現(xiàn)率。通過計算可以進行購買新機器的現(xiàn)金流量分析買價680000減：清理舊機器現(xiàn)金流入(240000)賬面余額(590000-114000)476000售價240000清理損失236000清理損失46%抵稅46%(108600)投資額10%抵稅(68000)

凈買價263400每年節(jié)約現(xiàn)金流量工資節(jié)約124800占用面積節(jié)約(無關成本)0維護費節(jié)約20000稅前年節(jié)約現(xiàn)金流量144800稅前年節(jié)約現(xiàn)金流量144800折舊額增加量(13000)

**應稅利潤增量131800減：所得稅增量46%(60600)

考慮納稅影響后的年節(jié)約現(xiàn)金流量84200**人工車床年折舊額＝(590000-20000)/15＝38000(美元)新機器年折舊額＝(680000-68000)/12＝51000(美元)折舊差額＝51000-38000＝13000(美元)小結：第0年(1980年初)現(xiàn)金流出量為263400美元。第1年～第12年(1980年—1991年)年現(xiàn)金流入量為84200美元。因為該項目的現(xiàn)金流量為先出后入，不存在再投資現(xiàn)象，所以可以使用內部報酬率IRR進行投資決策。查表可知IRR＝＋32%。表6—3顯示：該項目的內部報酬率仍高達32%，比公司貸款利率14%高出18個百分點。從節(jié)約成本的角度講，購買新機器不失為一個很有吸引力的方案。從對待風險的態(tài)度看，馬倫機械公司的管理層可能偏于保守：現(xiàn)金持有量是銷售收入的10%(532122/5364213)；長期負債僅占所有者權益的8%(500000/6011723)；速動比率達到1.28(532122＋662107)/930327)；大量堆積存貨，存貨周轉天數(shù)為191天(1858120/3494941×360)。如果馬倫機械公司的整體經營管理方式與它的財務管理風格一樣保守的話，那么，按傳統(tǒng)管理會計的思維模式，面對如此高的內部報酬率，馬倫機械公司將用自動機器更新人工車床。在使用財務分析結果時，我們還應注意其他因素對這一分析的影響，例如人工車床操作員與新機器操作員的工資率的可比性；維護費隨著新機器的使用而降低的可能性；生產設備的更新對馬倫機械公司與巴克爾鉆探公司的關系會產生何種影響；新機器對產品質量的影響等?？傊?，當傳統(tǒng)管理會計面對這種分析結果時，往往認為應該更新生產設備。

對案例的進一步分析

清理舊機器的現(xiàn)金流量對財務結果的影響，它將新機器的買價降低了348600美元(240000現(xiàn)金收入＋108600納稅影響)。設想一下，如果馬倫機械公司使用的是已提折舊，并且沒有殘值的機器，那么新機器的凈買價將從現(xiàn)在的263400美元變?yōu)?12000美元(680000－68000)。同時，稅后年節(jié)約現(xiàn)金流量將從現(xiàn)在的84200美元變?yōu)?01700美元(增加的17500＝38000×46%，即舊機器折舊額從38000美元變?yōu)?對所得稅的影響)。此時，該項目的內部報酬率IRR也從＋32%變?yōu)?12%。

由此可見，這一項目62.5%［(32%－12%)/32%］的吸引力來自于舊機器較高的賬面余額。也就是說，更新設備的收益率有一半以上來自于舊機器投入使用3年期間的低折舊。之所以對財務分析的結果作進一步的剖析，主要是為了說明在定量分析的過程中，存在許多設想與假定，而這些設想與假定的變化將對分析結果產生重大影響，從而降低對決策的有效性。在本案例的分析過程中，如果采用以下合乎情理的假設，將會導致完全不同的凈現(xiàn)值和內部報酬率。(1)保留人工車床作其他用途，為巴克爾鉆探公司的鉆頭購入1臺自動機器；(2)購買4臺新的人工車床，以取代4臺舊車床。

公司管理層應該對更新生產設備帶來的以下問題有充分的思想準備。1、喪失生產的靈活性?，F(xiàn)在，盡管這4臺車床只為巴克爾鉆探公司生產鉆頭，但是，馬倫機械公司有能力用1臺、2臺或3臺人工車床生產出加工程度不同的、靈活多樣的機械產品。而新的自動機器將4臺車床的所有工序集于一身，只能生產全工序產品，將會丟失只需部分加工，低價值的產品市場。2、增加停工風險?，F(xiàn)在，1臺車床出問題，可以改裝其他3臺車床中的1臺，用加班時間奪回丟失的產量。使用新機器，一個工序出問題就意味著整個生產的停頓。公司必須更加重視對新機器的維護工作，使之少出問題。而這種維護工作已從原來熟悉的機械專業(yè)轉向了新的電子專業(yè)。3、減少工人人數(shù)。新機器使用后，馬倫機械公司需要解雇8名機械工人，雇用2名新的計算機操作員。這種人員流動將會給公司其他員工的士氣產生何種影響?對產品質量和勞動生產率產生何種影響?4、惡化對外報出的財務報告。舊機器的稅后清理損失236000×(1－46%)＝127440(美元)在凈現(xiàn)值分析過程中，因不涉及現(xiàn)金流動而作為無關成本。但在對外報出的財務報告中，這一稅后清理損失必將減少當年利潤。由于財務報告的使用者通常將利潤額作為公司管理層的業(yè)績評價標準，因此，利潤額下降20%(127440/622715)將對管理層造成較大壓力，對公司的公眾形象產生不利影響。

5、為什么是現(xiàn)在而不在3年前作出購買自動機器的決策?為什么在這么短的時間內改變初衷?3年前，當公司投資590000美元購買人工車床時，自動機器的成本是多少?這3年中到底發(fā)生了什么重大變化?是否可以認為3年前作出的決策是一個錯誤的決策?這些定性問題都屬于在決策中應考慮的與戰(zhàn)略有關的內容。公司必須權衡建立在案例中經濟假設基礎上得出的出色的內部報酬率與公司戰(zhàn)略地位的變化。這一決策顯然是企業(yè)戰(zhàn)略層次的決策。從企業(yè)的資產負債表不難看出，馬倫機械公司存在著存貨大量積壓(存貨周轉率為年1.9次，而國際同業(yè)水平為年15次)；沒有充分利用財務杠桿從而取得負債利息稅前抵扣的好處等問題。這些都意味著馬倫機械公司確實需要進行戰(zhàn)略重組(重新確定戰(zhàn)略地位)。戰(zhàn)略重組與公司為節(jié)約成本進行的戰(zhàn)術調整有本質的區(qū)別。在這個案例中，最關鍵的戰(zhàn)略問題是在未來的經營管理中，馬倫機械公司：(1)緊跟技術發(fā)展的腳步，走大眾化的自動機器金屬加工道路；(2)維持一支高技術的人工隊伍，走靈活的特殊金屬加工道路。在這個案例中，自動機器的加工過程降低了生產的靈活性。但是，隨著技術不斷進步，安裝和維護成本不斷降低，自動機器必將比人工機器具備更高的靈活性。馬倫機械公司是否應該現(xiàn)在購買自動機器，削減工人，并致力于未來更復雜的自動機器對金屬的加工?或者，堅持使用人工車床、高級技工，在勞動力密集型的特殊金屬加工中尋找生存和發(fā)展的機會?這對于當時的小型訂單式機械公司的確是一個關鍵的選擇。

馬倫機械公司現(xiàn)在以人工車床、勞動力密集型的生產方式，創(chuàng)造了較高的稅、息前利潤率［(1225566＋50000)/5364213＝24%］。凈資產收益率(622715/6011723＝10%)偏低，這主要是保守的財務結構造成的。如果公司的凈資產減少2500000美元，而以12%的利率貸款2500000美元，那么凈資產收益率將提高至13%［(622715－2500000×12%×54%)/(6011723－2500000)］。由此看來，“堅持使用人工車床、高級技工，在勞動力密集型的特殊金屬加工中尋找生存和發(fā)展的機會”的戰(zhàn)略似乎是適合馬倫機械公司發(fā)展的。四、有風險情況下的投資決策按風險調整貼現(xiàn)率法用資本資產定價模型（CAPM）調整貼現(xiàn)率

按投資項目的風險等級調整貼現(xiàn)率用風險報酬率模型調整貼現(xiàn)率

按風險調整現(xiàn)金流量法：確定當量法

謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH2009電子大賽電機部分培訓一、直流電機（）匯報人姓名圖4為采用內部集成有兩個橋式電路的專用芯片L298所組成的電機驅動電路。驅動芯片L298是驅動二相和四相步進電機的專用芯片，我們利用它內部的橋式電路來驅動直流電機，這種方法有一系列的優(yōu)點。每一組PWM波用來控制一個電機的速度，而另外兩個I/O口可以控制電機的正反轉，控制比較簡單，電路也很簡單，一個芯片內包含有8個功率管，這樣簡化了電路的復雜性，如圖所示IOB10、IOB11控制第一個電機的方向，IOB8輸入的PWM控制第一個電機的速度；IOB12、IOB13控制第二個電機的方向，IOB9輸入的PWM控制第二個電機的速度。

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步進電機是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號轉換為線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，步進電機轉動一定角度，帶動機械移動一小段距離。特點:（1）來一個脈沖，轉一個步距角。（2）控制脈沖頻率，可控制電機轉速。（3）改變脈沖順序，可改變轉動方向。應用：由于步進電動機的這一工作職能正好符合數(shù)字控制系統(tǒng)要求，因此它在數(shù)控機床、鐘表工業(yè)及自動記錄儀等方面都有很廣泛的應用二、步進電動機及其控制種類：勵磁式和反應式兩種。勵磁式步進電機的轉子上有勵磁線圈，依靠電磁轉矩工作。反應式步進電機的轉子上沒有勵磁線圈。依靠變化的的磁阻生成磁阻轉矩工作。應用最廣泛，它有兩相、三相、多相之分。三相反應式步進電動機的原理結構圖如下：ABCIAIBIC

定子內圓周均勻分布著六個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。采用Y連接，轉子有四個齒。定子轉子1、步進電機的結構2、步進電機的工作原理

由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會在磁力線扭曲時產生切向力，而形成磁阻轉矩，使轉子轉動。現(xiàn)以BCIAIBIC的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，觀察轉子的運動情況。ABCA（1）三相單三拍（FLASH）CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產生以A-A為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機轉子受到一個反應轉矩，在此轉矩的作用下，轉子必然轉到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對齊。“三相”指三相步進電機；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)。CA'BB'C'A3412

同理，B相通電時，轉子會轉過30角，2、4齒和B、B′磁極軸線對齊；當C相通電時，轉子再轉過30角，1、3齒和C′、C磁極軸線對齊。1C'342CA'BB'ACA'BB'C'A3412

這種工作方式下，三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期，一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉子便一步一步轉動起來。每一拍轉過30°(步距角)，每個通電循環(huán)周期(3拍)磁場在空間旋轉了360°而轉子轉過90°(一個齒距角)。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412

A相通電，轉子1、3齒與A、A'對齊。

A、B相同時通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉子轉過15，到達左圖所示位置。按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。（2）三相六拍（FLASH）CA'BB'C'A3412B相通電，轉子2、4齒與B、B′對齊,又轉過15。3412CA'BB'C'AB、C相同時通電，C'、C

磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉子再轉過15。三相反應式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下：AABBBCC

CA，每個循環(huán)周期分為六拍。每拍轉子轉過15（步距角），一個通電循環(huán)周期(6拍)轉子轉過90(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅動方式的步進角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅動時每個通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉子轉過30(步距角)，一個通電循環(huán)周期(3拍)轉子轉過90(齒距角)。（3）三相雙三拍（FLASH）按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時通電。

從以上對步進電機三種驅動方式的分析可得步距角計算公式：—步距角Zr

—轉子齒數(shù)m—每個通電循環(huán)周期的拍數(shù)實用步進電機的步距角多為3和1.5。為了獲得小步距角，電機的定子、轉子都做成多齒的。相數(shù)：產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或導電狀態(tài)用n表示，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉子齒數(shù)*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。3.步進電機的靜態(tài)指標術語定位轉矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）靜轉矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅動電壓及驅動電源等無關。雖然靜轉矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉子間的氣隙有關，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。1)步距角精度

步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應在5%之內，八拍運行時應在15%以內。2)失步

電機運轉時運轉的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。3)失調角

轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉必存在失調角，由失調角產生的誤差，采用細分驅動是不能解決的。4)最大空載起動頻率

4.步進電機動態(tài)指標及術語電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5)最大空載的運行頻率

電機在某種驅動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉速頻率。6)運行矩頻特性

電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據。如圖2所示：圖2力矩與頻率曲線圖環(huán)形分配器、功率放大器以及其它控制線路組合構成步進電機的驅動系統(tǒng)，其方框圖如圖4，在下一節(jié)的方案選擇時，也是按照驅動系統(tǒng)的結構來進行。5.步進電機驅動系統(tǒng)的結構圖4步進電機驅動系統(tǒng)結構圖基本原理作用如下：

(1)控制換相順序

通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C相的通斷。

(2)控制步進電機的轉向

如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。

(3)控制步進電機的速度

如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。

主要元件：恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N、光電耦合器TLP521-4

工作電壓方式：直流

工作電壓：信號端4~6V、控制端5~36V

調速方式：直流電動機采用PWM信號平滑調速。

特點：

1、可實現(xiàn)電機正反轉及調速。

2、啟動性能好，啟動轉矩大。3、工作電壓可達到36V，4A。

4、可同時驅動兩臺直流電機。

5、適合應用于機器人設計及智能小車的設計中。

實例一：用L298驅動兩臺直流減速電機的電路。引腳A，B可用于PWM控制。如果機器人項目只要求直行前進，則可將IN1，IN2和IN3，IN4兩對引腳分別接高電平和低電平，僅用單片機的兩個端口給出PWM信號控制A，B即可實現(xiàn)直行、轉彎、加減速等動作。

實例二：用L298實現(xiàn)二相步進電機控制。將IN1，IN2和IN3，IN4兩對引腳分別接入單片機的某個端口，輸出連續(xù)的脈沖信號。信號的快慢決定了電機的轉速。改變繞組脈沖信號的順序即可實現(xiàn)正反轉。圖13L298驅動步進電機伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。其功能是將輸入的電壓控制信號轉換為軸上輸出的角位移和角速度，驅動控制對象。伺服電動機可控性好，反應迅速。是自動控制系統(tǒng)和計算機外圍設備中常用的執(zhí)行元件。伺服電動機可分為兩類：交流伺服電動機和直流伺服電動機三、伺服電動機及其控制1、交流伺服電動機

交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電機。它的定子上裝有空間互差90的兩個繞組：勵磁繞組和控制繞組，其結構如圖所示。勵磁繞組控制繞組杯形轉子內定子交流伺服電動機結構圖~Uf~UcC其旋轉速度n為:n=60f(1-s)/p=n0(1-s)f:交流電源頻率(HZ)p:為磁級對數(shù)n0:電動機旋轉磁場轉速(r/min),

n0=60f/ps:轉差率,s=(n0-n)/n0圖5—21.基本工作原理:交流伺服電動機以單相異步電動機原理為基礎，從圖5—2可以看出，勵磁繞組WF接到電壓為Uf的交流電網上，控制繞組WC接到控制電壓Uc上，當有控制信號輸入時，兩相繞組便產生旋轉磁場。該磁場與轉子中的感應電流相互作用產生轉矩，使轉子跟著旋轉磁場以一定的轉差率轉動起來.放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––11(b)相量圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖(a）接線圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1勵磁繞組串聯(lián)電容C,是為了產生兩相旋轉磁場。適當選擇電容的大小，可使通入兩個繞組的電流相位差接近90,從而產生所需的旋轉磁場?？刂齐妷号c電源電壓頻率相同，相位相同或反相。勵磁繞組固定接在電源上，當控制電壓為零時，電機無起動轉矩，轉子不轉。放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1

若有控制電壓加在控制繞組上，且勵磁電流和控制繞組電流不同相、相位相差90度、幅值相等i1=Ikmsinωti2=Ikmsin(ωt-90)Bk=BmsinωtBj=Bmsin(ωt-90)因此便產生兩相旋轉磁場。在旋轉磁場的作用下，轉子便轉動起來。交流伺服電動機的特點：不僅要求它在靜止狀態(tài)下，能服從控制信號的命令而轉動，而且要求在電動機運行時如果控制電壓變?yōu)榱悖妱訖C立即停轉。如果交流伺服電動機的參數(shù)選擇和一般單相異步電動機相似，電動機一經轉動，即使控制等于零，電動機仍繼續(xù)轉動，電動機失去控制，這種現(xiàn)象稱為“自轉”。什么是“自轉”現(xiàn)象？2.消除自轉現(xiàn)象的措施由三相異步電動機的特性可知，轉子電阻值對電動機的機械特性有較大的影響，如圖5—4所示。當轉子阻值增大到一定程度，例如圖中r23時，最大轉矩可出現(xiàn)在s=l附近。為此目的，把伺服電動機的轉子電阻r2設計得很大，使電動機在失去控制信號單相運行時，正轉矩或負轉矩的最大值均出現(xiàn)在Sm>1的地方，這樣可得出圖5—5所示的機械特性曲線。

圖5—5中曲線l為有控制電壓時伺服