什么是梯形加減速？步進(jìn)電機(jī)控制算法—梯形加減速運(yùn)動(dòng)算法

什么是梯形加減速

如下圖所示，假設(shè)該裝置使用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)物體X的移動(dòng)，系統(tǒng)要求物體X從A點(diǎn)出發(fā)，到B點(diǎn)停止，移動(dòng)的時(shí)間越短越好且系統(tǒng)穩(wěn)定。

使用梯形加減速

OA段為滑塊的加速部分、AB則是勻速部分，BC則是減速部分。因其圖像呈現(xiàn)梯形，所以我們把這種運(yùn)動(dòng)變化稱之為梯形加減速

使用加減速的理由

為什么要使用加減速呢？步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)很重要的技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，也就是在沒有負(fù)載的情況下能夠正常啟動(dòng)的最大脈沖頻率，如果脈沖頻率大于該值，步進(jìn)電機(jī)則不能夠正常啟動(dòng)，發(fā)生丟步或者堵轉(zhuǎn)的情況；或者也可以理解為由于步進(jìn)脈沖變化過快，轉(zhuǎn)子由于慣性的作用跟不上電信號(hào)的變化。所以要使用加減速來解決啟動(dòng)頻率低的問題，在啟動(dòng)時(shí)使用較低的脈沖頻率，然后逐漸的加快頻率。

梯形加減速算法特點(diǎn)

梯形加減速一共分為三個(gè)階段，OA 加速部分、AB 勻速部分 和 BC 減速部分。在 OA 加速過程中，由低于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率開始啟動(dòng)（模型中由 0 啟動(dòng)），以固定的加速度增加速度到目標(biāo)值；在 AB 勻速過程中，以最大速度勻速運(yùn)動(dòng)；在 BC 減速部分中，以加速度不變的速度遞減到 0；這種算法是一種在加速過程和減速過程中加速度不變的勻變速控制算法，由于速度變化的曲線有折點(diǎn)，所以在啟動(dòng)、停止、勻速段中很容易產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。

算法基礎(chǔ)

梯形算法要求的變量

6、在一個(gè)電機(jī)勻加速到一定速度，再勻減速的情況下，如下圖：

從0加速再減速到0的速度示意圖

7、求加減速步數(shù)

對(duì)于步進(jìn)電機(jī)加減速階段來說，由于已經(jīng)設(shè)定好了步進(jìn)電機(jī)加速度、減速度、最大速度和總運(yùn)行步數(shù)，所以說一共分為2種情況：

（1）電機(jī)能夠加速到給定的最大速度，勻速運(yùn)行一段時(shí)間后，再減速到0

電機(jī)加速到給定speed再減速的示意圖?

（2）由于運(yùn)動(dòng)距離過短，電機(jī)無法加速到最大速度即開始減速：

電機(jī)無法加速到給定speed就減速的示意圖



通過以上推導(dǎo)，我們求出了梯形算法要求的所有變量。 ?

算法優(yōu)化 由于算法在計(jì)算過程中涉及到一些浮點(diǎn)型運(yùn)算，大量的浮點(diǎn)型運(yùn)算會(huì)使得效率大大降低，為了使得計(jì)算速度得到更好的優(yōu)化，我們做如下優(yōu)化：

審核編輯：劉清