[发明专利]一种伺服电机S曲线加减速控制方法

说明书

本发明公开了一种伺服电机S曲线加减速控制方法，目的在于解决传统的嵌入式伺服电机控制系统S曲线加减速控制方法以加加速度或最大加减速度为变量进行速度规划，计算过程复杂，需要大量的速度和脉冲频率之间的转换计算，求解时间长，不利于实时运动控制的问题。本发明结合嵌入式伺服电机控制系统的实际应用，提出一种以脉冲频率为表达形式的五段S曲线加减速控制方法，以最大频加速度为变量，分析加减速过程中各时刻所需的PWM脉冲频率，避免现有嵌入式伺服电机控制系统S曲线加减速控制的复杂运算。本发明提出嵌入式伺服电机控制系统S曲线加减速控制方法的硬件实现方法，以简化伺服电机系统运动控制过程，提高伺服电机系统实时控制能力。

技术领域

本发明涉及嵌入式伺服电机控制系统领域，具体为一种伺服电机S曲线加减速控制方法。

背景技术

嵌入式伺服电机控制系统加减速曲线的实现主要依靠IC芯片的程序算法控制，其实质是将加减速曲线离散化为各个频段，通过程序计算各个频段所需的PWM波形输出参数，使PWM输出的脉冲曲线最终能够与理论加减速曲线拟合。

传统的嵌入式伺服电机控制系统伺服电机S曲线加减速控制方法以加加速度或最大加减速度为变量进行速度规划，计算过程复杂，需要大量的速度和脉冲频率之间的转换计算，求解时间长，不利于实时运动控制。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对传统的嵌入式伺服电机控制系统伺服电机S曲线加减速控制方法以加加速度或最大加减速度为变量进行速度规划，计算过程复杂，需要大量的速度和脉冲频率之间的转换计算，求解时间长，不利于实时运动控制的问题，提供一种伺服电机S曲线加减速控制方法。本发明结合嵌入式伺服电机控制系统的实际应用，提出一种以脉冲频率为表达形式的五段S曲线加减速控制方法，以最大频加速度为变量，分析加减速过程中各时刻所需的PWM脉冲频率，避免现有嵌入式伺服电机控制系统S曲线加减速控制的复杂运算。本发明提出嵌入式伺服电机控制系统S曲线加减速控制方法的硬件实现方法，以简化伺服电机系统运动控制过程，提高伺服电机系统实时控制能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种伺服电机S曲线加减速控制方法，包括如下步骤：

(1)S曲线算法的脉冲频率表达形式

假设电机加减速的需要的开始脉冲频率和结束脉冲频率相等，并且为f₀；需要达到的最大脉冲频率为f_Max，此时的加速度为频加速度α_f，允许的最大值为α_m，T₁～T₅分别为第一至第五阶段的用时时间；

在0～T₁时间内，f-t曲线为一二次多项式，设如下计算式(1)：

f＝mt²+nt+k (1)，

式(1)中，m,n,k分别为待定系数；

频加速度为脉冲频率关于时间的导数，则有计算式(2)：

α_f＝2mt+n (2)；

取f-t曲线中点(0,f₀)和点取α_f-t曲线中点(0,0)和点(T₁,α_m)带入公式(1)和公式(2)，得：

将α_f-t曲线中点(T₁,α_m)和m,n带入公式(2)，有公式(3)：

则由公式(4)：