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Réglage de la vitesse du moteur stepper, algorithme de réglage de la vitesse de la courbe s que vous connaissez?

[Guide de lecture] Bonjour tout le monde,Je suis Yijun.

J'aimerais partager aujourd'hui un algorithme super pratique pour la régulation de la vitesse des moteurs à pas,Cet algorithme peut être considéré comme un excellent schéma dans le schéma de réglage de la vitesse du moteur stepper.

Algorithme de vitesse trapézoïdale

Pourquoi faut - il concevoir un algorithme de régulation de la vitesse?Le moteur pas à pas n'est - il pas capable de faire autant de pas que d'impulsions?Mais une fois chargé, il peut perdre le pas,Ce qu'on appelle un pas perdu,La compréhension simple est le nombre réel de degrés de rotation de l'arbre moteur,Pas d'impulsion d'entrée correspondant à un grand nombre de degrés.Pourquoi est - ce arrivé?Il est possible que le couple du moteur ne conduise pas la charge.En général, un processus de commande d'accélération de démarrage est effectué,Faites un contrôle de décélération à l'arrêt,Faites un contrôle de vitesse uniforme au milieu.C'est l'algorithme le plus courant de contrôle de vitesse trapézoïdale.

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Un tel algorithme de vitesse trapézoïdale,Le processus de mouvement équivalent au moteur stepper se compose de trois étapes:

  • ①Processus accéléré

  • ②Processus à vitesse constante

  • ③Processus de décélération

①L'accélération utilisée dans le processus d'accélération est:

En général, le processus d'accélération est le même que la valeur absolue de l'accélération utilisée pour le processus de décélération,Le processus de décélération correspond à une accélération de-a.

Donc la surface des trois processus de la partie ombragée sous la courbe de vitesse dans le diagramme de déplacement total:

Comme le processus d'accélération est égal à la valeur absolue de l'accélération utilisée pour le processus de décélération,Alors...,Alors...

L'algorithme de vitesse trapézoïdale est simple ,Plus facile à réaliser, Mais cet algorithme est défectueux. .

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Position du cercle rouge dans l'image , Accélération de a Mutant en 0,Ou de0 Mutant en -a, Quelles sont les conséquences de ces mutations? ? Regardez sa courbe d'accélération. :

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Le moteur se déplace avec une charge ,Par exemple, une tige de vis commune fait tourner un moteur, Convertir le mouvement linéaire , Ou des engrenages ou des structures à billes , Faire tourner la charge . Charge avec une certaine masse , En cas de changement soudain d'accélération , Risque élevé de vibrations mécaniques .

Un terme plus professionnel est appelé précipitation (Jerk),En fait, c'est le taux de variation de l'accélération,Aussi appelé Vitesse d'addition ,Nous savons que le taux de changement de vitesse est l'accélération,Et le taux de variation de l'accélération est la vitesse d'addition.

Si vous utilisez un langage mathématique ,C'est que la première dérivée de la fonction de vitesse par rapport au temps est l'accélération,Et le premier dérivé de la courbe d'accélération est la vitesse d'addition.Donc l'accélération dans l'image ci - dessus change brusquement dans le temps, Cela signifie que l'accélération est infinie .

Pour une charge donnée , Plus la vitesse d'addition est élevée ,Plus l'énergie vibratoire générée est inutile, Plus le spectre de l'énergie vibratoire est large, . Cela signifie que plus l'accélération change rapidement , Plus la vibration est forte , Plus le nombre de modes de vibration est élevé . Parce que l'énergie vibratoire est absorbée mécaniquement par le système ,Si la fréquence des vibrations correspond à la résonance dans les systèmes mécaniques et de commande,Cela peut entraîner une augmentation du temps de stabilisation ou une diminution de la précision.

Dis - le comme ça., On dirait qu'il y a une idée. ,Si nous pouvions faire en sorte que le taux de changement d'accélération soit continu, Ce changement va - t - il devenir lisse? ? Le Mouvement est - il plus flexible? ? Le taux de variation est continu ,Est - ce que c'est juste que la courbe dérivée par rapport à la fonction d'accélération est continue?

S- Algorithme de régulation de la vitesse de la courbe

Supposons que la courbe de vitesse normalisée soit 0Accélère jusqu'à1, Supposons que les courbes de vitesse suivantes puissent être faites: :

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Regardez ces points d'inflexion. :

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La courbe de vitesse a d'abord augmenté lentement, Et puis il augmente rapidement ,Puis, lentement, à la vitesse de réglage souhaitée, Donc C'est un processus d'accélération variable . Encore une hypothèse. ,Pour normaliser le temps du processus d'accélération:

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Pour les fonctions,Comme vous pouvez le voir,:

Dis - le.,Alors,Ce qui signifie0、1Le moment, L'accélération est 0.

Supposons que la fonction de courbe de vitesse soit :

Alors sa première dérivée est :

De cette façon, nous pouvons obtenir les équations suivantes:

Compris.aEtb:

Donc,, La courbe de vitesse est obtenue :

Sa courbe d'accélération est :

La courbe d'accélération du processus est si longue:

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C'est comme ça., L'accélération est constante , Pas de mutation. . Résoudre le problème de l'urgence mentionné précédemment . En raison de l'accélération 、 Le processus de décélération est complètement symétrique ,C'est pourquoi nous nous préoccupons du contrôle de la distance de mouvement,Il est facile de calculer la surface de la zone verte dans la figure ci - dessous:

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Avec ce modèle mathématique, ,L'implémentation du codage est une chose naturelle.

Résumé

Contrôle de la vitesse du moteur, En général, la vitesse doit être réglée de manière flexible autant que possible. , Le moteur stepper partagé dans cet article S- Modèle d'algorithme mathématique pour la régulation de la vitesse de la courbe , Est un très bon modèle d'algorithme .La vitesse augmente lentement au début pour augmenter rapidement,Retour à l'augmentation lente jusqu'à ce que la vitesse atteigne la vitesse souhaitée.De la conception, Démarrage et arrêt rapides ,Et peut réduire au minimum l'accélération soudaine cette paire de contradictions.J'espère que ça aidera les amis intéressés.

—— The End ——

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