[发明专利]一种基于摇杆的步进电机阶梯速度控制方法

权利要求书

1.一种基于摇杆的步进电机阶梯速度控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)根据步进电机的矩频特性，对步进电机的加速过程进行规划，从而得出加速度规划表(a₀,a₁,…,a_n-1)，下标0到n-1表示加速度的规划顺序，a表示加速度的值，根据加速度规划表得到对应的速度规划表(v₁,v₂,…,v_n),下标1到n表示速度的规划顺序，v表示速度的大小；

2)根据摇杆倾斜角度的范围，将这个范围均分成m-1个角度区间，得到角度区间表([θ₁,θ₂],[θ₂,θ₃],…,[θ_m-1,θ_m])，下标1到m表示角度区间从小到大每个区间的边界顺序，θ表示摇杆倾斜角度的大小；根据摇杆倾斜角度区间，从小到大分配对应的目标速度，得出阶梯速度表(V₁,V₂,…,V_m-1)，其中1到m-1表示摇杆倾斜角度对应目标速度的顺序，V表示步进电机摇杆倾斜角度对应的目标速度大小；

3)根据单片机得到摇杆的模拟量计算获得当前摇杆的倾斜角度，查角度区间表和阶梯速度表获取步进电机的目标速度；之后根据当前步进电机的运行状态，结合速度规划表对步进电机进行加减速控制；

在所述步骤1)中，加速度规划表(a₀,a₁,…,a_n-1)和速度规划表(v₁,v₂,…,v_n)满足“S”型速度规划，加减速过程更加平滑，步进电机每隔一个固定时间T进行一次加减速，其中v_n表示经过n-1次加速后，步进电机对应的速度；

在所述步骤2)中，角度区间表的每个区间大小相等，即θ₁-θ₂＝θ₂-θ₃＝…＝θ_m-1-θ_m，阶梯速度表(V₁,V₂,…,V_m-1)中的所有速度取值都来自于速度规划表(v₁,v₂,…,v_n)。

2.如权利要求1所述的一种基于摇杆的步进电机阶梯速度控制方法，其特征在于：所述步骤1)和2)中，根据步进电机的矩频特性结合“S”型速度规划，得到整个过程的加速度表(a₀,a₁,…,a_n-1)，加速度计算公式如下：

a_i＝iKT+a_min 0≤i＜60 (1)

a_i＝a_max 60≤i≤7 (2)

a_i＝-KT*(i-130)+a_min 70＜i≤130 (3)

公式中i为自然数，K和T都为常数，分别是加加速阶段加速度线段对应的斜率和加速周期，a_min为最小加速度，a₀＝a_min，a_max为最大加速度；摇杆控制的步进电机的速度计算公式如下：

其中v₁＝v₀＝v_min,v_n表示第n-1次加速后步进电机达到的速度；将摇杆角度范围均分为m-1个区间，即θ₁-θ₂＝θ₂-θ₃＝…＝θ_m-1-θ_m。

3.如权利要求1所述的一种基于摇杆的步进电机阶梯速度控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，根据单片机得到摇杆的模拟量计算获得当前摇杆的倾斜角度，查角度区间表和阶梯速度表获取当前步进电机的目标速度V_p，与步进电机当前阶梯速度V_C比较，相等则保持当前运行状态，否则保持当前步进电机速度匀速运行一段时间t，确保步进电机运行在当前阶梯速度的平稳状态之后再进行步进电机下一个阶梯速度的加减速运动，加减速过程严格按照速度规划表，过程中摇杆的按键按下则结束摇杆对步进电机的控制。