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步進電機加減速方法
步進電機加減速方法
只能夠由數(shù)字信號控制運行的，當脈沖提供給驅(qū)動器時，在過于短的時間里，步進電機控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)太多，也就是脈沖頻率過高，將導致步進電機堵轉(zhuǎn)。要解決這個問題，必須采用加減速的辦法。就是說，在步進電機起步時，要給逐漸升高的脈沖頻率，減速時的脈沖頻率需要逐漸減低。這就是我們常說的“加減速”方法。
步進電機轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)輸入的脈沖信號的變化來改變的。從理論上講，給驅(qū)動器一個脈沖，步進電機就旋轉(zhuǎn)一個步距角（細分時為一個細分步距角）。實際上，如果脈沖信號變化太快，步進電機由于內(nèi)部的反向電動勢的阻尼作用，轉(zhuǎn)子與定子之間的磁反應(yīng)將跟隨不上電信號的變化，將導致堵轉(zhuǎn)和丟步。
所以步進電機在高速啟動時，需要采用脈沖頻率升速的方法，在停止時也要有降速過程，以保證實現(xiàn)步進電機精密定位控制。加速和減速的原理是一樣的。
在步進電機控制中往往需要對步進電機進行加減速控制，以達到平緩啟停或者達到較高轉(zhuǎn)速而不失步停轉(zhuǎn)的目的，而在加減速控制中控制方法有兩類：
1.查表法；
查表法簡單來說就是通過曲線公式預先計算出加速過程的各個點，再將該點轉(zhuǎn)化為定時器的比較匹配值，載入數(shù)組中，查詢數(shù)組值即可達到加減速的目的。優(yōu)點是運算速度快，占用較少的CPU資源，缺點也很明顯。 1.占用較大的存儲空間，一般加速的點數(shù)都在300-2000點（細分更高的畫可能會更高），若想獲得更平滑的效果，點數(shù)甚至更高，這將會占用大量的單片機內(nèi)存或者程序存儲空間，如果系統(tǒng)支持一般推薦將數(shù)組保存在單片機的程序存儲空間，以節(jié)省寶貴的Ram資源，例如在Arduino uno 中，若直接采樣2000點放到數(shù)組里內(nèi)存直接爆滿（328的運行內(nèi)存2K....）！，好在他提供了 PROGMEM 的操作方式，可以將數(shù)組保存到程序存儲空間。再用 OCR1A = pgm_read_word_near(&AccStep[acc_count])；將數(shù)組讀出。具體實現(xiàn)方法文后有詳細說明。2.更改速度、加速度等不方便，每次更改速度都需要重新生成一次表格，加速度的值更是難以設(shè)置，對于我目前的水平是這樣的，應(yīng)該是可以通過算法增大或者縮放加減速表格的，貌似開源3D打印固件Marlin中是這樣的。
2.實時生成法；
實時生成法，可能會要求更高的CPU計算能力，比較出名的算法是AVR446:Linear speed control of stepper motor，里面提供了詳細的計算以及詳細的實現(xiàn)方法，加速過程中實時計算下一個比較匹配值，以實現(xiàn)加減速的實時控制，優(yōu)點挺多，控制加減速度，速度等參數(shù)更加方便，因為可以通過設(shè)定參數(shù)實時計算出來，缺點就是比較考驗單片機的運算能力，但在AVR446提到的算法中也能在運算能力較低的單片機中實現(xiàn)。具體AVR446的實現(xiàn)將在另一個文章中說明。
加速過程實現(xiàn)方法曲線一般有梯型曲線法以及S（Sigmoid）曲線法，其他接觸過的還有修正正弦曲線法（用在機械臂的軌跡規(guī)劃中），梯形曲線法一般通過加速度公式（S = a*t*t/2）直接求解,S曲線法則是通過SigMoid函數(shù)變形后求解。
