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本产品…

引导一种模块化(Module)设计思想将传统步进电机的控制器(controller)、驱动器(Driver)、运动算法(Arithmetic)三合一。

对比国内外步进电机驱动原理和已有工作结合各种硬件特性改进或实现了可实际移植并用于步进电机控制八大算法。

本产品为步进电机实际控制算法实现源代码包括市面上常用的梯形加减速算法、SPTA算法、PWM专用通道算法、特征拟合算法、任意形状的s形加减速七段法、s形logistics函数法、DMA算法、从定时器法。

可用于实际项目和相关研究之用。

1、T梯形加减速算法

梯形算法的速度轮廓是梯形故而得名对梯形求导数可以得到矩形因此本算法直接从勾勒加速度曲线入手进行数值积分得出速度轮廓进而转换为对应的定时器预设值从而控制电机的速度变化达到想要的效果。

2、SPTA算法

SPTA算法根据用户输入的加速度和速度以及总脉冲数自动计算加减速过程所需的定时器装载值也不需要额外的RAM来存储表格算法效率高、灵活方便特别适合移植到一些资源紧俏的单片机比如51单片机等。

一般来说采用单片机控制步进电机的方法是在定时器的中断处理函数中对于特定的IO口进行操作来产生脉冲这种方法的好处是灵活可以方便的移植到各种类型的单片机只要求该单片机具有定时器和多余的GPIO几乎所有的单片机都能满足要求。

但是随着单片机功能的不断增强CPU负担逐渐增多这种方式自身缺点也逐渐显现那就是占用了较多的计算资源。

替代的办法就是采用定时器专用的PWM通道来产生所需的硬件脉冲这样在不经常启动停止的工况下不再需要CPU的干预大大提高了效率。

4、特征拟合算法

该算法充分利用所选的步进电机特性曲线来选择加减速轮廓具有非常大化电机能力的优点而且算法占用的空间少对于特定的步进电机具有带载能力非常大化的优点在小负载测试中发现使用梯形加减速算法可以在3s内完成无丢步的运动换为该算法可以实现2.2s无丢步加减速。

此为S形七段法。

如果从加速度轮廓上看梯形加减速的加速度是矩形的而且在速度切换点加速度从正一下子变为负会有明显的响声因此有必要开发更为平滑的算法。

那就是S形加减速。

针对S形加减速具体做法有很多比较简单的做法是采用sigmoid函数一切有S形状的函数都可以拿来做基础S函数比如log函数的变形sin函数。

不过这些函数在S曲线的计算公式上虽然简单了但是由于可调参数太少导致了无法根据现实情况随意更改S曲线形尸缺少灵活性。

为此本店在理论推导的基础上推出任意形状的S形曲线算法。

首先规划运动的加速度然后积分得到速度轮廓进而转换为步进电机的频率轮廓。

6、S形加减速logistic函数法

S曲线常见的方法是七段法在很多论文中都有涉及该方法的灵活性好可以指定任意一段加速度以及斜率。

但该方法也有缺点即在于过于灵活导致参数众多本方法采用的logistic函数法参数少易于掌控。

7、DMA算法

DMA算法采用新的处理方式只有在需要改变步进脉冲频率的时候再进入中断这样可以提高CPU的效率让CPU专注于执行计算密集型的工作给任务多、计算复杂的应用提供了一种更好的解决方案。

8、从定时器法SLAVER

SLAVER算法是一种提升总线利用率的方法使用两个定时器一个输出PWM一个工作在计数器模尸把PWM输出的同时让计数器对其进行计数从而释放了总线提升了工程整体效率。