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展示兩個(gè)較完美S曲線的速度曲線圖

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樓主
  附圖展示了兩個(gè)較完美S曲線的速度曲線圖:控制步進(jìn)電機(jī)加減速時(shí),要在一定時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到指定的位置,此時(shí)速度為0無振蕩,有一定的難度,此前已經(jīng)實(shí)現(xiàn),這次在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了較完美的速度曲線,對于運(yùn)動(dòng)控制而言,已經(jīng)是不錯(cuò)了!

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ID:764101 發(fā)表于 2024-7-24 21:43 | 只看該作者
   1) 在從位置A移動(dòng)到位置B的過程中,一般同時(shí)會(huì)給出允許的最大速度,通常用轉(zhuǎn)每分鐘表示,一般步進(jìn)電機(jī)從30-1000轉(zhuǎn)每分鐘都有;
   2)位移的最初階段是速度上升的過程,這個(gè)過程一般加速度可以是三角形梯形或正弦波形,生成的速度是S型,也可以使用PID控制過程模擬生成速度S曲線,PID控制實(shí)際上是個(gè)負(fù)反饋控制,因此具有允許最大速度范圍廣,控制周期可以略長,通常在10mS量級,不必每個(gè)步進(jìn)電機(jī)脈沖都必須計(jì)算;
  3)前半程使用PID控制進(jìn)行加速的情況下,后半程需要進(jìn)行減速,但前半程加速到半程或者達(dá)到最大速度就停止加速了,時(shí)間節(jié)點(diǎn)比較好掌握,后半程減速需要在移動(dòng)到位置B時(shí),速度也剛好降為0,同時(shí)有兩個(gè)條件,因此直接用PID會(huì)有振蕩現(xiàn)象;
  4)考慮仿生學(xué),大多數(shù)人在紅綠燈前面(騎車或開車)停車的情況,其實(shí)和步進(jìn)電機(jī)走到指定位移并同時(shí)減速為0是相同的,但大多數(shù)人都能在停止線附近挺得很好,這里面有一個(gè)最重要的策略:離停止線越遠(yuǎn),允許的速度越大,離停止線越近,允許的速度越小;
  5)參考4)以后,步進(jìn)電機(jī)可以在后半程選一個(gè)以當(dāng)前位置到目標(biāo)位置距離為X,速度為Y的函數(shù),滿足X越小,Y也越小,X趨近于0時(shí),Y也趨近于0即可,可以是函數(shù)Y=kX,Y=KX*X,Y=sqrt(X)等,從這些函數(shù)中選一個(gè)使得步進(jìn)電機(jī)能正常運(yùn)行且減速時(shí)的加速度較小的曲線就可以了;
  6)如5)中后半程使用特定函數(shù)將速度衰減為0的做法,用是能用,但其速度曲線和加速度曲線前后不對稱,缺乏美感,要想前后兩個(gè)半程速度和加速度曲線對稱,有兩個(gè)辦法:一是前半程記錄加速數(shù)據(jù),后半程采用鏡像的方式復(fù)現(xiàn),缺點(diǎn)是要的數(shù)據(jù)比較多,記錄要詳細(xì),另外一個(gè)方法是前半程根據(jù)需要記錄幾個(gè)特殊位移時(shí)的速度(Sn,Vn),后半程在達(dá)到與前半程特殊位移對應(yīng)的位置時(shí),將速度置為記錄數(shù)組中的數(shù)值,比如加速時(shí)(0,0),(1/8S,V1),(2/8S,V2),(3/8S,V3),(4/8S,V4),那么減速時(shí)依次為(4/8S,V4),(5/8S,V3),  (6/8S,V2), (7/8S,V1),  (8/8S,0),采用這種方法可以根據(jù)自己需要設(shè)置記錄數(shù)組的數(shù)量,可以是8組,64組,256組,數(shù)組越大,曲線越平滑,但有些短位移需要做特殊處理;
  6)中的方法即為實(shí)現(xiàn)上面較完美曲線的對應(yīng)策略,供參考,以上!

步進(jìn)電機(jī)PID加減速波形仿真.png (53.76 KB, 下載次數(shù): 18)

步進(jìn)電機(jī)PID加減速波形仿真.png

步進(jìn)電機(jī)PID加減速波形仿真_A.png (54.44 KB, 下載次數(shù): 20)

步進(jìn)電機(jī)PID加減速波形仿真_A.png

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ID:301191 發(fā)表于 2024-8-7 20:45 | 只看該作者
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地板
ID:420836 發(fā)表于 2024-8-9 07:08 | 只看該作者
非常好。謝謝分享。對理解這個(gè)概念非常有幫助。
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