加速/减速过程 - 双极步进马达加速和减速过程应用

 
位置控制
到目前为止，在速度控制环路中操作马达看似十分简单。马达达到某个目标速度，然后在某个时刻收到停止指令。但是，当需要在某段预定时间内执行某个预定步进数时，结果会怎样呢？加速/减速过程变得比任何时候都要重要。在这种运行控制拓扑结构中，所有计划步进都执行完毕后马达便停止，这一点至关重要。规定步进数的变量被称作 number_of_steps。
 
必须对马达运动情况编码，以使马达在规定时间停止，不用等待减速命令。实现这个目标的一个方法是对一个名叫steps_to_stop的变量编程，使其小于number_of_steps。之后，软件通过监测steps_to_stop，确定需要开始减速的时机。
在达到目标速度以前，加速会一直执行。达到目标速度后，在达到steps_to_stop计数（开始减速之时）以前，仍允许步进马达运行。例如，1000步进运行时，steps_to_stop设置为800。因此，马达通过一个加速过程启动，持续运行至步进800，此时马达开始减速，直到停止运行。
 
根据所有系统变量的配置，我们需要研究下列5种情况（参见图 4）：
情况1：在马达达到目标速度以前所有步进结束。
情况2：马达达到目标速度时所有步进结束。
情况3：达到停止速度以前所有步进结束。
情况4：达到停止速度时所有步进结束。
情况5：达到停止速度后所有步进结束。
 

图4 5种加速/减速情况

恰好在达到停止速度时马达停止（情况4）是一种理想情况。在达到停止速度前不久（情况3）或者以后（情况5）马达停止是可以接受的，具体取决于出现这些情况时距离理想情况还差多少个步进。例如，如果马达转动过快时所有步进结束，则马达传动轴可能会因转动惯量而失去位置。但是，如果在所有步进执行完以前达到停止速度，则执行该次马达运动控制所需的总时间会过长。
 
情况1和2仅为说明需要，应该不会出现，因为设计人员应始终确保steps_to_stop小于number_of_steps。了解所有可能出现的情况以后，设计人员可以简单地对系统进行微调，以获得最佳响应。
 
只需少许微调的另一种方法是，将步进总数分割成几个百分数，分配给每个加速/减速过程特定区域。在这种算法实现中，可选择步进总数的20%用以对马达加速，60%用以使马达恒速运行，其余20%用以对马达减速（参见图5）。如果number_of_steps为1000，则马达以预设加速度加速200个步进，然后无论它达到何种步进速率都停止加速。之后，以这种速率执行600个步进，并且最后200个步进执行完全部减速过程。