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標題: 展示兩個較完美S曲線的速度曲線圖 [打印本頁]

作者: ColeYao 時間: 2024-7-17 09:09
標題: 展示兩個較完美S曲線的速度曲線圖
附圖展示了兩個較完美S曲線的速度曲線圖：控制步進電機加減速時，要在一定時間內運動到指定的位置，此時速度為0無振蕩，有一定的難度，此前已經實現，這次在此基礎上，進一步實現了較完美的速度曲線，對于運動控制而言，已經是不錯了！

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作者: ColeYao 時間: 2024-7-24 21:43
1) 在從位置A移動到位置B的過程中，一般同時會給出允許的最大速度，通常用轉每分鐘表示，一般步進電機從30-1000轉每分鐘都有；
2）位移的最初階段是速度上升的過程，這個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控制實際上是個負反饋控制，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，不必每個步進電機脈沖都必須計算；
  3）前半程使用PID控制進行加速的情況下，后半程需要進行減速，但前半程加速到半程或者達到最大速度就停止加速了，時間節點比較好掌握，后半程減速需要在移動到位置B時，速度也剛好降為0，同時有兩個條件，因此直接用PID會有振蕩現象；
  4）考慮仿生學，大多數人在紅綠燈前面（騎車或開車）停車的情況，其實和步進電機走到指定位移并同時減速為0是相同的，但大多數人都能在停止線附近挺得很好，這里面有一個最重要的策略：離停止線越遠，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，步進電機可以在后半程選一個以當前位置到目標位置距離為X，速度為Y的函數，滿足X越小，Y也越小，X趨近于0時，Y也趨近于0即可，可以是函數Y=kX，Y=KX*X，Y=sqrt(X)等，從這些函數中選一個使得步進電機能正常運行且減速時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，要想前后兩個半程速度和加速度曲線對稱，有兩個辦法：一是前半程記錄加速數據，后半程采用鏡像的方式復現，缺點是要的數據比較多，記錄要詳細，另外一個方法是前半程根據需要記錄幾個特殊位移時的速度（Sn,Vn），后半程在達到與前半程特殊位移對應的位置時，將速度置為記錄數組中的數值，比如加速時(0,0),(1/8S,V1),(2/8S,V2),(3/8S,V3),(4/8S,V4)，那么減速時依次為(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自己需要設置記錄數組的數量，可以是8組，64組，256組，數組越大，曲線越平滑，但有些短位移需要做特殊處理；
  6）中的方法即為實現上面較完美曲線的對應策略，供參考，以上！

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

作者: 人工置頂員 時間: 2024-8-7 20:45
頂一下

作者: TTQ001 時間: 2024-8-9 07:08
非常好。謝謝分享。對理解這個概念非常有幫助。

作者: ColeYao 時間: 2025-7-22 16:25

ColeYao 發表于 2024-7-24 21:43
1) 在從位置A移動到位置B的過程中，一般同時會給出允許的最大速度，通常用轉每分鐘表示，一般步進電機從 ...

虛擬示波器抓取的目標位移、實際位移、四路速度（1路定時器控制）、加速度波形圖！

PID加減速_20250722_位移加速度和_四路速度波形A.png (93.33 KB, 下載次數: 0)

作者: rundstedt 時間: 2025-7-23 09:54
步進電機是低成本方案，用開環控制，PID是閉環控制，你是怎么做到把驢唇安裝到馬嘴上面的？

作者: ColeYao 時間: 2025-7-23 12:14

rundstedt 發表于 2025-7-23 09:54
步進電機是低成本方案，用開環控制，PID是閉環控制，你是怎么做到把驢唇安裝到馬嘴上面的？

是，您說的對，步進電機和PID控制就是馿唇和馬嘴，不過我就不明白了，我都沒放源碼，您就能判斷出來，真是高人啊！

作者: Tonghao666 時間: 2025-7-23 13:11
受教了，謝謝老師父

作者: powerdruy 時間: 2025-7-23 16:42

ColeYao 發表于 2025-7-23 12:14
是，您說的對，步進電機和PID控制就是馿唇和馬嘴，不過我就不明白了，我都沒放源碼，您就能判斷出來，真 ...

你給步進電機加了傳感器？那為啥不直接用BLDC了

作者: ColeYao 時間: 2025-7-24 08:27

powerdruy 發表于 2025-7-23 16:42
你給步進電機加了傳感器？那為啥不直接用BLDC了

步進電機目標位置自己知道，實際位置是給脈沖一步一步走出來的，到哪里了自己也很清楚，當前位置偏差、速度和加速度都能計算出來，還要啥傳感器，嫌錢多嗎！

作者: ColeYao 時間: 2025-7-24 08:47

發表于 2025-7-23 16:42
你給步進電機加了傳感器？那為啥不直接用BLDC了

步進電機用法：1）按指定的頻率給脈沖，按脈沖數和方向計算當前位置，速度恒定，沒有加減速；
                  2）在1）的基礎上，將發脈沖的頻率分成幾檔，算簡易的加減速，有明顯頓挫感；
                  3）在1）的基礎上，脈沖加減速改成漸變平滑調速，常用的是建立一個加減速數組；
                  4）在3）的基礎上，加減速數組準實時生成，由當前位置和目標位置通過算法得到一定形狀的速度曲線（理想形狀為S型）；
                  5）在4）的基礎上，附加審查加速度曲線，做到加速度也是平滑曲線，沒有跳變。

作者: ColeYao 時間: 2025-7-24 09:23

發表于 2025-7-24 08:47
步進電機用法：1）按指定的頻率給脈沖，按脈沖數和方向計算當前位置，速度恒定，沒有加減速；
...

6）在5）的基礎上，使用單個定時器同時控制1-4步進電機（stm32看定時器的CCR數量，有的定時器是4路，有的定時器是2路，有的沒有）

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