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柔性S型加减速控制算法研究

步进电机加减速控制

1 加减速控制算法 1．1 加减速曲线本设计按照步进电机的动力学方程和矩频特性曲线推导出按指数曲线变化的升降速脉冲序列的分布规律，因为矩频特性是描述每一频率下的最大输出转矩，即在该频率下作为负载加给步进电机的最大转矩。因此把矩频特性作为加速范围下可以达到(但不能超过)的最大输出转矩来拟订升降速脉冲序列的分布规律，就接近于最大转矩控制的最佳升降速规律。这样能够使得频率增高时，保证输出最大的力矩，即能够对最大的力矩进行跟随，能充分的发挥步进电机的工作性能，使系统具有良好的动态特性。由步进电机的动力学方程和矩频特性曲线，在忽略阻尼转矩的情况下，可推导出如下方程：式中，为转子转动惯量，K为假定输出转矩按直线变化时的斜率，τ为决定升速快慢的时间常数，在实际工作中由实验来确定。fm为负载转矩下步进电机的最高连续运行频率，步进电机必须在低于该频率下运行才能保证不失步。(1)式为步进电机的升速特性，由此方程可绘制出电机升速曲线。(1)式表明驱动脉冲的频率f应随时间t作指数规律上升，这样就可以在较短的时间内使步进电机的转速上升至要求的运行速度。鉴于大多数的步进电机的矩频特性都近似线性递减的，所以上述的控制规律为最佳。 1．2 加减速离散处理在本系统中，FPGA使用分频器的方式来控制步进电机的速度，升降速控制实际上是不断改变分频器初载值的大小。指数曲线由于无法通过程序编制来实现，可以用阶梯曲线来逼近升速曲线，不一定每步都计算装载值。如图l所示，纵坐标为频率，单位是步/秒，其实反映了转速的高低。横坐标为时间，各段时间内走过的步数用N来表示，步数其实反映了行程。图中标出理想升速曲线和实际升速曲线。

运动控制中-加减速算法的软件设计(精简)

加减速算法的分析及软件设计 1.引言在运动控制中，加减速是一个重点。在加减速的过程中，希望达到在给定最高速度的情况下，加减速的时间越短越好，被控电机运转越平稳越好，同时在基于微处理器的数字控制中，要求控制算法的可实现性也要好。现代运动控制中，常用的加减速算法有三种，即梯形曲线，指数曲线，S曲线。 2.梯形速度曲线算法分析如图1所示是梯形速度曲线，包括三个阶段：恒加速阶段、匀速阶段、恒减速阶段。图1梯形速度和加速度曲线在加减速阶段的v－t的关系式可描述为：v = at。其中a>0是加速，a<0是减速以下以加速阶段为例，来分析算法的软件实现。关系式：v = at (1) 在给定最高速度Vm的情况下，可以算出具体的到达时间Tm = Vm/a,在从坐标点（0，0）开始画轨迹，到达终点（Tm，Vm），所形成的轨迹就是一直线段。最一般的实现方法是时间t从0开始递增，对应每个t代入式（1）中算出v，这个方法是可行的，但是运算量太大，还要涉及到浮点乘除，对于微处理器来说应尽量减少运算量，对于运动控制来说运算时间越短越好，响应越快越好，加速过程时间拉长，是不符合系统的要求的。所以在软件的实现过程中，尽量避免浮点运算，提高运算效率。由此可以复制运动控制中直线运动插补算法到这个加速阶段，即从点（0，0）运动到（Tm，Vm），利用插补算法，以数字方式实现运动过程。这里采用最小偏差法，来实现直线运动，下面是实现过程，以a>1为为例： a >1 则Vm>Tm 初始偏差判断函数f = Vm – 2Tm 循环判断f的值： a)如果0 <= f, v进给一步，f = f －2Tm b)如果0 > f, v和t都进给一步，f = f + 2Vm－2Tm 上面一直循环判断，直到v ＝Vm停止，软件实现流程如图2

数控系统加减速控制方法研究现状

作者简介：谢剑云（1976-），男，江西永新人，工程师，硕士，从事数控机床及机电一体化的设计与开发工作。收稿日期：2009-03-03;修回日期：2009-05-06 第24卷第5期(总第110期)机械管理开发 2009年10月 Vol.24No．5(SUM No．110)MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Oct ．2009 0引言加减速控制是CNC 系统的关键技术之一，也是实现数控系统高实时性的瓶颈。CNC 装置中，为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必须对进给电机的脉冲频率或电压进行加减速控制。即当机床加速启动时，保证加在电机上的脉冲频率或电压逐渐增加；而当机床减速停止时。保证加在电机上的脉冲频率或电压逐渐减小。良好的加减速控制算法，除了应保证数控机床运动平稳，在启停和程序段间速度有变化时不产生失步、超程、冲击、振荡外；还应具有算法简单、系统加减速处理时间短、实时性强的特点。很好的柔性（通用性）也是必要的，以便适应不同配置的机床，特别是在高速加工中，显得尤为重要[1~4]。高速加工中，由于进给速度快，为充分利用机床的有效工作行程，必须要求各运动轴能在极短的时间内达到给定的速度，并能在高速运行状态下实现高速准停；为缩短高速切削时间及换刀时间，必须要求机床运动具有极短的加减速过渡过程。然而，如果仅从时间上考虑缩短过渡过程，而不对加减速动态过程进行合理的控制，必将给机床结构带来很大的冲击，降低加工精度。因此，在保证机床运动平稳的前提下，以过渡过程时间最短为目标，研究开发一种有效的加减速控制方法，已成为现代高性能数控系统中的关键技术之一[5,6]。本文将对数控系统加减速控制方法的研究现状进行综述，分析了其中存在的问题，以对今后发展有一定的指导作用。 1常用的加减速控制方法1.1 直线加减速法直线加减速使机床在启动、停止或进给速度改变时，速度沿一定斜率的直线上升或下降。根据待加工路径段长度的不同可分为多种情况，其中速度、加速度关系见图1[7]。 1.2指数加减速法指数加减速将起动或停止时的速度突变成为随时间按指数规律上升或下降，见图2[8]。指数加减速方法的速度、时间关系为：加速过程V （t ）=V c （1-e -t/τ）.（1）匀速过程V （t ）=V c . （2）减速过程 V （t ）=V c e -t/τ. （3）式中：V 为速度，Vc 和τ分别为稳定速度和时间常数。 1.3 S 曲线加减速法 S 曲线加减速的称法，由系统在加减速阶段的速度曲线形状呈S 形而得来。S 曲线加减速控制是指在加减速时，使其加速度的导数（即加速度率Jerk ）为常数；通过对加速度率的控制使其最大限度地减小对机械系统造成的冲击[9]。通过加速度和加速度率两个物理量的参数设定或编程设定，可以实现柔性加减速控数控系统加减速控制方法研究现状谢剑云（杭州娃哈哈集团有限公司，浙江杭州 310008）【摘要】加减速控制是数控系统开发的关键技术之一。文章对数控系统加减速控制方法的现状进行了分析，指出了其中存在的某些问题和发展趋势。【关键词】数控；加减速；控制【中图分类号】 TG519【文献标识码】A 【文章编号】1003-773X （2009） 05-0038-02 图1 直线加减速法的速度、加速度关系图图2指数加减速法的速度、加速度关系图 38··

基于单片机的步进电机加减速的控制方法_李世忠

X 基于单片机的步进电机加减速的控制方法李世忠,雷秀 (内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010062) 摘要:根据步进电机驱动负载对加减速响应的高速要求,本文提出了一种基于单片机的步进电机加减速离散控制方法,经实验验证该方法可以解决步进电机快速加减速控制中常见的失步、堵转、噪声等问题。关键词:单片机;步进电机;加减速控制;离散中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1007)6921(2005)07)0122)02 引言步进电机具有快速启停能力强,精度高,转速容易控制的特点,在工业过程控制及仪表等领域中越来越得到广泛应用。但是在实际运行过程中,由于启动和停止控制不当,步进电机会出现启动时抖动和停止时过冲现象,影响了控制精度,尤其步进电机工作在频繁启动和停止时,这种现象就更为明显。因此步进电机的快速启动和停止控制仍是研究的课题之一,作者在完成/全闭式数控功率匹配液压节能技术0课题中,对步进电机的启动、停止控制进行研究,提出了一种基于单片机控制的步进电机加减速离散控制方法。经多次运行,达到预期目标。 1加减速曲线步进电机的运行一般要经过加速、匀速、减速三个阶段。步进电机加减速曲线如图1所示,在图中,纵坐标是频率f,单位为脉冲/秒或步/秒,本质上是速度,横坐标是时间,单位为秒。步进电机以f0频率启动后,以加速度a加速,至t1时刻后达到最高运行频率f h,然后匀速运行,至t2时刻以加速度-a 减速,在t e时刻电机停转,总的步数为N,在停留t s 秒后重复前面的过程。其中从静止加速到最高运行频率和从最高运行频率到停止是控制的关键,通常采用匀加速和匀减速控制。由图1可知加速阶段是个线性加速过程,其中频率和时间的关系可以表示如下: f=f0+at(1) 式中:f是瞬时速度(频率);f0是启动速度(频率);a是加速段;t 是加速时间。图1步进电机加减速速度 2加减速过程的离散化处理若单片机采用定时器中断方式来控制步进电机的速度,则加减速控制实际上是靠不断改变定时器的装载值的大小来实现的。考虑到单片机资源(字长)和编程的方便,不一定每步都计算定时器重装值,可以采用阶梯曲线来逼近加减速曲线[2],如图2所示,采用离散法将加减速曲线离散化,离散化以后速度是分档上升的,而且每升一档都要在该档(台阶)保持一段时间,保持这个速度稳定运行几个脉冲后才再升一级,这就克服了步进电机转子的转动惯量所引起的速度滞后,只有当实际运行速度达到了以后才能急速加速,实际上这也是局部速度误差的自动纠正。由式(1)可知加速算法为 f r=f0+at r(2) 实际控制系统中,当最高运行频率为fh时,由(2)式可以算出加速时间 t r=(f h-f0)/a(3) 将加速段均匀的离散为n段,由式(3)可知上升时间为t r,则相邻两次速度变化的时间间隔为 122内蒙古科技与经济NMG KJYJJ X收稿日期:2004年12月27日作者简介:李世忠(1977)),男,内蒙古工业大学机械电子工程专业,硕士。内蒙古自治区自然科学基金项目/液压系统能耗辨识与高效传动技术0[2001-10902-02]资助。

圆弧加减速插补算法

机电工程学院数控加工技术课程设计——插补算法实现学号：S311077006 专业：机械工程学生姓名：胡晓锋任课教师：李霞副教授 2011年4月

基于PC的圆弧曲线加减速算法实现插补算法一直以来就是数控系统中的核心技术。从数控系统的原理来说，插补的本质问题就是对任意曲线进行分解，成为若干段微小的曲线，当对曲线的分解达到无穷级时，每一段曲线便成为微小的直线段。然后利用与相应微小曲线相类似的直线段代替，通过控制刀具按直线段行走进行加工，完成为整个曲线的插补运算加工。实际问题中不可能对任意曲线的分解达到无穷，因此总是存在相应的误差。然而在实际运用中对误差的容忍度有限，因此只需在满足精度的情况下进行曲线的分解。对曲线的分解过程即是将其坐标点进行密化，不但要保证精度，还需要在极短的时间内完成。受现代技术的限制，这一过程目前还存在一定的问题。由此而产生的对插补算法的研究也一直没有停止过，从经典的逐点比较法到现在的自由曲面直接插补法，各种算法层出不穷。本次对圆弧的插补算法是基于PC技术的算法，利用MATLAB软件编写相应的插补程序，实现对插补轨迹的模拟与分析。一、问题描述本次设计针对圆弧曲线进行插补，采用加减速的方式完成刀具的行走过程。根据数据采样插补原理，实现数控轨迹的密化。本次插补的难点在于对刀具行走轨迹的自动加减速进行控制，由控制器发出相应指令，当刀具以不同速度运行到不同位置时，能够根据当前的状态判断下一个插补周期需要的状态，从而连续平滑的完成插补过程。二、速度曲线的数学表达式刀具在进行插补时的速度应该是一个加速-匀速-减速的过程，各个过程与时间的关系应该由相应的加速度来控制。因此曲线的形状呈现一定的抛物线形。另初始进给速度为F1，末端进给速度为F2，指令速度为F，当前速度为V，减速距离为S，当前距离为CS，n为插补周期个数，t为当前时刻。则速度的数学表达式如下： (F1S)，起始时刀具加速运动。 F1=F/2,加速度为a= (F1>=F)&&(CS>10)，刀具做匀速运动。

S曲线加减速控制方法研究

万方数据

S曲线加减速控制方法研究作者：朱晓春，屈波，孙来业，汪木兰， ZHU Xiao-chun， QU Bo， SUN Lai-ye， WANG Mu-lan 作者单位：南京工程学院,自动化系,江苏,南京,211167 刊名：中国制造业信息化英文刊名：MANUFACTURING INFORMATION ENGINEERING OF CHINA 年，卷(期)：2006,35(23) 被引用次数：8次参考文献(2条) 1.赵巍;王太勇;万淑敏基于NURBS曲线的加减速控制方法研究[期刊论文]-中国机械工程 2006(01) 2.朱晓春;吴祥;任浩数控技术 2006 本文读者也读过(10条) 1.林晓新.吴小洪.曹占伦.姜永军S曲线加减速控制在LED粘片机中的应用[期刊论文]-机械制造2008,46(5) 2.胡磊.林示麟.徐建明.董辉.HU Lei.LIN Shi-lin.XU Jian-ming.DONG Hui S曲线加减速速度控制新方法[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2010(1) 3.张碧陶.高伟强.沈列.阎秋生.ZHANG Bitao.GAO Weiqiang.SHEN Lie.YAN Qiusheng S曲线加减速控制新算法的研究[期刊论文]-机床与液压2009,37(10) 4.李晓辉.邬义杰.冷洪滨.LI Xiao-hui.WU Yi-jie.LENG Hong-bin S曲线加减速控制新方法的研究[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2007(10) 5.吴小洪.林晓新.曹占伦.姜永军.袁喜林.Wu Xiaohong.Lin Xiaoxin.Cao Zhanlun.Jiang Yongjun.Yuan XiLing 三极管粘片机S曲线加减速控制[期刊论文]-半导体技术2008,33(3) 6.郝双晖.宋芳.郝明晖.宋宝玉.HAO Shuanghui.SONG Fang.HAO Minghui.SONG Baoyu参数限制快速求解S曲线加减速控制算法研究[期刊论文]-制造技术与机床2008(7) 7.黄艳.李家霁.于东.彭健钧.HUANG Yan.LI Jiaji.YU Dong.PENG Jianjun CNC系统S型曲线加减速算法的设计与实现[期刊论文]-制造技术与机床2005(3) 8.郭新贵.李从心S曲线加减速算法研究[期刊论文]-机床与液压2002(5) 9.史旭光.胥布工.李伯忍.SHI Xuguang.XU Bugong.LI Boren基于圆整误差补偿策略的S曲线加减速控制研究与实现[期刊论文]-机床与液压2008,36(11) 10.关于数控系统加减速控制的研究[期刊论文]-科学技术与工程2009,9(22) 引证文献(8条) 1.魏月.权建洲.张海涛RFID标签封装设备的桁架轨迹规划[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术 2011(1) 2.李建伟.林浒.孙玉娥基于S曲线加减速的NURBS实时插补前瞻控制方法[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2009(11) 3.关于数控系统加减速控制的研究[期刊论文]-科学技术与工程 2009(22) 4.谢剑云数控系统加减速控制方法研究现状[期刊论文]-机械管理开发 2009(5) 5.张碧陶.高伟强.沈列.阎秋生S曲线加减速控制新算法的研究[期刊论文]-机床与液压 2009(10) 6.于金刚.林浒.张晓辉.黄艳.盖荣丽一种新型的Jerk连续加减速控制方法研究[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术 2009(8) 7.郑寿庆.刘婷婷.侯书林.周惠兴基于RTLinux的数控系统螺纹加工关键技术研究[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术 2009(4)

基于FPGA的步进电机加减速控制器的设计

基于FPGA的步进电机加减速控制器的设计引言几十年来，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展，为步进电机的应用开辟了广阔的前景。由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。此外，步进电机还广泛应用于诸如打印机、雕刻机、绘图仪、绣花机及自动化仪表等。正因为步进电机的广泛应用，对步进电机的控制的研究也越来越多，在启动或加速时若步进脉冲变化太快，转子由于惯性而跟随不上电信号的变化，产生堵转或失步；在停止或减速时由于同样原因则可能产生超步。为防止堵转、失步和超步，提高工作频率，要对步进电机进行升降速控制。本文介绍一个用于自动磨边机的步进电机升降速控制器，由于考虑了通用性，它可以应用于其他场合。从步进电机的矩频特性可知，步进电机的输出转矩随着脉冲频率的上升而下降，启动频率越高，启动转矩就越小，带动负载的能力越差，启动时会造成失步，而在停止时又会发生过冲。要使步进电机快速的达到所要求的速度又不失步或过冲，其关键在于使加速过程中加速度所要求的转矩既能充分利用各个运行频率下步进电机所提供的转矩，又不能超过这个转矩。因此，步进电机的运行一般要经过加速、匀速、减速三个阶段，要求加减速过程时间尽量的短，恒速时间尽量长。特别是在要求快速响应的工作中，从起点到终点运行的时间要求最短，这就必须要求加速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。而以前升速和降速大多选择按直线规律，采用这种方法时，它的脉冲频率的变化有一个恒定的加速度。在步进电机不失步的条件下，驱动脉冲频率变化的加速度和步进电机转子的角加速度成正比。在步进电机的转矩随脉冲频率的上升保持恒定时，直线规律的升降速才是理想的升降速曲线，而步进电机的转矩随脉冲频率的上升而下降，所以直线就不是理想的升降速曲线。因此，按直线规律升降速这种方法虽然简单，但是它不能保证在升降速的过程中步进电机转子的角加速度的变化和它的输出力矩变化相适应，不能最大限度的发挥电机的加速性能。本系统寻求一种基于FPGA控制的按指数规律升降速的离散控制算法，经多次运行，达到预期目标。 1 加减速控制算法 1．1 加减速曲线本设计按照步进电机的动力学方程和矩频特性曲线推导出按指数曲线变化的升降速脉冲序列的分布规律，因为矩频特性是描述每一频率下的最大输出转矩，即在该频率下作为负载加给步进电机的最大转矩。因此把矩频特性作为加速范围下可以达到(但不能超过)的最大输出转矩来拟订升降速脉冲序列的分布规律，就接近于最大转矩控制的最佳升降速规律。这样能够使得频率增高时，保证输出最大的力矩，即能够对最大的力矩进行跟随，能充分的发挥步进电机的工作性能，使系统具有良好的动态特性。

柔性控制

柔性控制沈阳电力高等专科学校杨庆柏刊载于《辽宁电机工程科普》2003年第4期柔性制造系统是未来自动化工厂的核心，受到了制造工业的普遍重视。而柔性控制系统是生产过程自动化的发展方向，也开始受到了流程式或过程工业的密切关注。火力发电机组是一个具有不确定性的复杂多变量被控对象，虽然锅炉和汽轮机本身都有各自的调节系统，但考虑到联合运行的特点，必须使它们保持协调的运行方式，在使机组既能尽快适应电网负荷变化的同时，又能保证汽轮机前的蒸汽压力不超出允许范围。电网综合自动化对火电机组协调控制系统的控制品质提出了越来越高的要求。但是，事实上许多火电厂的协调控制系统都没有很好地投入自动运行。目前采用的机炉协调控制系统存在以下不足： 1．目前的机炉协调控制系统是在机跟炉或炉跟机两种方式的基础上加以修补而成的，因此在本质上这些协调控制存在着炉跟机或机跟炉的特性。 2．系统很大程度上是基于物理概念进行设计，例如加入汽压死区限制、功率上下限幅等，结果引入了非线性，使系统复杂化，回路

动态特性的设计难度增加。 3．所采用的系统大多是调试出来的，而不是设计出来的，即使有些研究采用了最优控制、预测控制、智能控制等设计的控制器，也由于过分的繁琐、复杂而限制了其应用。由于火电机组各环节能量转换过程的快慢程度相差很大，炉跟机运行方式的主要矛盾是能量供应不足，表现为主汽压波动过大；机跟炉运行方式的主要矛盾是能量供应缓慢，表现为负荷适应性较差。这两种基本模式形成了控制特性的两个极端，现有的两种协调运行方式是两种基本运行方式向对方靠拢的结果，所得到的协调运行方式的控制特性也大致是两种基本运行方式的折衷。为了改善协调控制特性，现提出了一种协调控制的新策略—柔性控制。用一个简单的参数α取O～1之间的值就表示了机组的运行特性，当机组出现能量供应不足时，α值需要增大，机组中炉跟机功能的比重下降，而机跟炉功能的比重增大，即增加了能量供应为控制目标的比重，缓解了能量供应不足的矛盾；同理，当机组出现能量需求不足时，α值需要减少，机组中炉跟机功能的比重加大，而机跟炉功能的比重下降，即增加了能量需求为控制目标的比重，缓解了能量需求不足的矛盾。显然α值具备能量供需协调的功能，这里称α为能量供需协调度。通过调整α值，使机组达到能量流供需的“平衡点”，既能保证较小的主蒸汽压力波动，又能保证较好的负荷适应性，这个点的αp是柔性控制的最佳点。所谓柔性控制就是计算机软件自动参与生产过程控制的一种功能特性，这种使α自动成为αp的控制过程就是火电机组协调控制的

控制直流电机加减速

控制直流电机加减速，正反转 /*********************************************************************** ****** 实验目的：按键控制直流电机的正反转，加速，减速。 2011.09.04 21:11 ************************************************************************ *****/ #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit key_up=P3^0; //加速键 sbit key_down=P3^3; //减速键 sbit key_switch=P3^6; //正反转调整键 sbit in1=P0^0; //驱动lm298引脚定义 sbit in2=P0^1; sbit ena=P0^2; //使能允许 uchar key_up_flag,key_down_flag,key_switch_flag; //定义加速，减速，正反转标志位uchar high_time,low_time; uchar x=1; /*********************ms延时函数**********************/ void delay_ms(uint ms) { uchar n; while(ms--) for(n=0;n<123;n++); } /**********************按键扫描*************************/ void key_scan() { if(key_up==0) //key_up按下，加速 { delay_ms(10); //延时消抖 if(key_up==0) { while(!key_up); //松手检测 key_up_flag=1; //加速标志位置“1” } } if(key_down==0) // key_down按下，减速 {

根据FPGA技术完成对加减速控制器的设计

根据FPGA技术完成对加减速控制器的设计引言几十年来，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展，为步进电机的应用开辟了广阔的前景。由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。此外，步进电机还广泛应用于诸如打印机、雕刻机、绘图仪、绣花机及自动化仪表等。正因为步进电机的广泛应用，对步进电机的控制的研究也越来越多，在启动或加速时若步进脉冲变化太快，转子由于惯性而跟随不上电信号的变化，产生堵转或失步；在停止或减速时由于同样原因则可能产生超步。为防止堵转、失步和超步，提高工作频率，要对步进电机进行升降速控制。本文介绍一个用于自动磨边机的步进电机升降速控制器，由于考虑了通用性，它可以应用于其他场合。从步进电机的矩频特性可知，步进电机的输出转矩随着脉冲频率的上升而下降，启动频率越高，启动转矩就越小，带动负载的能力越差，启动时会造成失步，而在停止时又会发生过冲。要使步进电机快速的达到所要求的速度又不失步或过冲，其关键在于使加速过程中加速度所要求的转矩既能充分利用各个运行频率下步进电机所提供的转矩，又不能超过这个转矩。因此，步进电机的运行一般要经过加速、匀速、减速三个阶段，要求加减速过程时间尽量的短，恒速时间尽量长。特别是在要求快速响应的工作中，从起点到终点运行的时间要求最短，这就必须要求加速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。而以前升速和降速大多选择按直线规律，采用这种方法时，它的脉冲频率的变化有一个恒定的加速度。在步进电机不失步的条件下，驱动脉冲频率变化的加速度和步进电机转子的角加速度成正比。在步进电机的转矩随脉冲频率的上升保持恒定时，直线规律的升降速才是理想的升降速曲线，而步进电机的转矩随脉冲频率的上升而下降，所以直线就不是理想的升降速曲线。因此，按直线规律升降速这种方法虽然简单，但是它不能保证在升降速的过程中步进电机转子的角加速度的变化和它的输出力矩变化相适应，不能最大限度的发挥电机的加速性能。本系统寻求一种基于FPGA控制的按指数规律升降速的离散控制算法，经多次运行，达到预期目标。

数控机床加减速控制

绪论计算机数控技术（Computer Numerical Control）集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代制造技术的基础。他的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来深刻的变化。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代CAD/CAM，FMS，CIM等也都是以数控技术为基础。因此数控技术水平的高低已成为衡量一个国家工业自动化的重要标志。数控系统是数控技术的核心，也是数控发展的关键技术其，其功能强弱、性能优劣直接影响着数控设备的加工质量和效能发挥，对整个制造系统的集成控制、高效运行、更新发展都具有至关重要的影响。因此，数控系统技术不仅作为数控发展的先导技术，而且作为制造业的基础性战略技术，越来越受到世界各国的重视。为更好的满足市场和科学技术发展的需要，满足现代制造技术对数控技术提出的要求，当今数控技术呈现新的发展趋势[3][4]。 1、高精度、高速度尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也不断变化。目前正在向着精度和速度的极限发展，其中进给速度已到达每分钟几十米乃至数百米。 2、智能化智能化是为了提高生产的自动化程度。智能化不仅贯穿在生产加工的全过程（如智能编程、智能数据库、智能监控），还要贯穿在产品的售后服务和维修中。即不仅在控制机床加工时数控系统是智能的，就是在系统出了故障，诊断、维修也都是智能的，对操作维修人员的要求降至最低。 3、软硬件的进一步开放数控系统在出厂时并没有完全决定其使用场合和控制加工的对象，更没 1

数控机床加减速控制相关资料(doc 32页)(正式版)

步进电机加减速的S曲线控制

步进电机加减速的S曲线控制为了满足柔性加工的要求，在控制电机运行时要保证电机在加减速时保持输出力矩的连续，文章采用了S曲线的方法来控制步进电机加减速，使电机保证加速度的连续，从而保证输出力矩的连续。标签：S曲线；加减速控制；步进电机 1 概述电机的加减速控制是数控系统的重要组成部分，也是其关键技术之一。快速准确的定位更是加减速控制的重中之重，要实现这一目标就需要保证电机在不失步的情况下启动和停止，并以最快的速度达到指定位置。目前常见的加减速曲线有：梯形曲线、S型曲线和指数曲线等。由步进电机的特性可知，S型曲线控制更适用于实际应用。 2 S型曲线数学模型目前运用最为广泛的仍为7段S型曲线，它把整个过程分为加加速、匀加速、减加速、匀速、加减速、匀减速、减减速这7个过程。它能够有效的保证加速度与速度的连续，但根据实际不同的路劲长度，可分成多种情况进行考虑，整体的数学模型就相对而言比较复杂，计算量也偏大。在七段S曲线的基础上，为了简化模型，降低整体系统的计算量，文章提出了五段S曲线，其分为五个阶段：加加速、加减速、匀速、加减速、减减速。与七段S曲线相比，减少了匀加速和匀减速这两个过程，但其仍可以满足加速度a 和速度v连续。设Vs为起始速度，Ve为终止速度，V为设定的最高速度，T1～T5为各个阶段的运行时间。假设在T1，T2，T3，T5时间段内，加速度a的变化率J的值是恒定的。为了保证运行轨迹在起始位置与减加速末位置的加速度a均为0，应该保证加加速的时间与减加速的时间相同，即T1=T2，同理可得T4=T5，又由于加速度的变化率J恒定，可得T1=T2=T4=T5=Tm，这里的Tm由起始速度Vs、最高速度V和加速度变化率J决定，进一步推导可得初始速度等于终止速度，即Vs=Ve。利用加速度、速度、位移之间的积分关系可以推导出加速度a、速度v、位移s之间的积分关系可直接列出公式，只要确定了Tm和T3两个变量，就可以任意时刻的加速度、速度和位移，可以构造出完整的S曲线。相比于七段S曲线，该算法较简单，易于实现，但其计算过程中间参数较多，相对比较复杂。 3 五段S曲线加减速控制算法 S曲线的加减速可分为前加减速和后加减速，后加减速对各个坐标轴进行速

加减速算法的分析及软件设计(精)

加减速算法的分析及软件设计陈宝罗（西南交通大学电气工程学院，四川成都610031）摘要:运动控制系统在起始和停止阶段，应采用合适的加减速算法以避免产生冲击、失步和振荡，以保证运动部件平稳准确定位。分析三种加减速算法，建立离散数学模型，从而优化软件实现，提高运算和控制效率,同时给出可实现的软件流程，并对三种算法进行比较，分析算法的缺陷和优势，得出S曲线是比较适用的算法。关键词：运动控制；梯形曲线；指数曲线；S曲线；软件设计； analysis of accelerating and decelerating arithmetic and software design Chen Baoluo Electric Engineering Academe Southwest, JiaoTong University ChengDu SiChuan 610031 Abstract: Motion control system should adopt appropriate arithmetic to abstain shock, miss step, and surge on start and stop stage, so motion part is ensured orientation of placidity and nicety. The paper analyzed three kinds of accelerating and decelerating arithmetic, and established discrete mathematics model which bring optimal software design, operation, and efficiency of control, then showed the feasible flow charts for software design. Found that S shape curve is more appropriate than others by analyzing the three arithmetic . Key Word: Motion control ; trapezoid curve; exponent curve; S shape curve; software design; 1.引言在运动控制中，加减速是一个重点。在加减速的过程中，希望达到在给定最高速度的情况下，加减速的时间越短越好，被控电机运转越平稳越好，同时在基于微处理器的数字控制中，要求控制算法的可实现性也要好。现代运动控制中，常用的加减速算法有三种，即梯形曲线，指数曲线，S曲线。 2.梯形速度曲线算法分析如图1所示是梯形速度曲线，包括三个阶段：恒加速阶段、匀速阶段、恒减速阶段。

三菱变频器多级加减速控制

145 1．熟悉变频器的基本使用控制要求。 2. 掌握变频器多级加减速速控制的连接和参数设置。 3．掌握面板设置和外端子操作的多级加减速控制操作技能。 [基础知识] 三菱变频器FR-A740-2.2k-CHT 的多级加减速控制共有三级加减速运行时间的设定。通过外部接线端子的控制可以运行在不同级别的加减速时间上，在需要多种加减速时间的生产工艺和机械设备中得到广泛应用。一、FR-A740-2.2K-CHT 三菱变频器点动控制线路的连接 1．主电路的连接（1）输入端子R/L1、S/L2、T/L3接三相电源。（2）输出端子U 、V 、W 接电动机，输入、输出端子的接线图参照图2－1－1所示。 2. 多级加减速控制回路的连接如图2－7－1所示。变频器端子接线图如图2-7-2所示。第二章通用变频器的基本应用学习目标。本章的学习目标： 1．掌握变频器的基本应用技能知识。学习目的第七节变频器的多级加减速控制

图2－7－1多级加减速控制接线图图2-7-2 变频器端子接线图二、相关功能参数的含义详解及设定操作技能 1．参数设定按表2-7-1、2-7-2设定相关参数。表2-7-1多级加减速参数设定表参数代码功能设定数据 146

2－7－2运行状态与接线端子对照表 2．参数含义详解及设定操作（1）Pr.44 第二加速时间、Pr.45 第二减速时间此参数为多段速应用中，第二加减时间的设定值。即与RT端子配合，当RT信号为ON时，第二加减速时间有效。设定范围 7.5kW以下为0～3600s；11kW以上为0～360s。当Pr.45设为9999时为加 147

加减速控制

目录加减速控制 (2) （1）前加减速控制 (2) 1)线性加减速处理 (2) 2）终点判别处理 (3) （2）后加减速控制 (3) （3）优缺点 (4)

加减速控制加减速控制大多采样软件来实现，以便使系统的速度控制更为灵活方便。前加减速控制：加减速控制可以在插补前进行。后加减速控制：加减速控制可以在插补后进行。（1）前加减速控制前加减速控制是对编程的F 指令值即合成速度进行控制。首先要计算出稳定速度Fs 和瞬时速度Fi 。稳定速度——就是系统处于恒定进给状态时，在一个插补周期内每插补一次的进给量。实际上就是编程给定F 值（mm/min ）在每个插补周期T （ms ）的进给量。考虑调速方便，设置了快速和切削进给的倍率开关，其速度系数设为K （％），可得Fs 的计算公式为：稳定速度计算结束后，要进行速度限制检查，如稳定速度超过由参数设定的最高速度，则取限制的最高速度为稳定速度。瞬时速度——就是系统每个插补周期的实际进给量。当系统处于恒定进给状态时，瞬时速度Fi ＝Fs ；当系统处于加速状态时，瞬时速度FiFs ； 1)线性加减速处理当数控设备启动、停止或在加工中改变进给速度时，系统能进行自动加减速处理，这种处理常有指数、线性和s 型等加减速。线性加减速的处理过程：首先，把快速进给和加工进给的加减速率必须作为机床参数预先给予设定。设进给设定F （mm/min ），加速到F 所需时间为t （ms ），则加/减速度a 可按下式计算：加速时，系统每插补一次都要进行稳定速度、瞬时速度和加速处理。若给定稳定速度要作改变，当计算出的稳定速度Fs ′大于原来的稳定速度Fs 时，则要加速。或者，给定的稳定速度Fs 不变，而计算出的瞬时速度Fi