一种产生对称梯形加减速脉冲的方法
【专利摘要】本发明提出了一种产生对称梯形加减速脉冲的方法，首先初始化数据计算梯形加减速零时刻的初始速度以及加速过程或者减速过程的脉冲数，其次得到匀加速过程和匀减速过程中每个脉冲的频率，其中以匀加速过程终止时计算的脉冲频率值作为匀减速过程开始的脉冲频率值。这样通过对电机运行过程中每个脉冲的实时控制，就可以得到加减速完全对称的脉冲。
【专利说明】一种产生对称梯形加减速脉冲的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种产生对称梯形加减速脉冲的方法。
【背景技术】
[0002]随着装备制造业的快速发展，自动化设备的性能急需提高，电机是自动化设备中典型的执行机构，控制系统运行性能的优劣很大程度上取决于对电机的控制是否达到最佳状态。在研究电机控制中，发现大多数控制器的输出脉冲在加速和减速过程中是不对称的，这样将导致电机停止时刻的转速不能达到期望的转速，会影响到电机在精确控制场合的性能。传统的算法，在理论上输出的控制曲线可以达到对称的效果，可是在处理器中实现却和理论有一定的差别，实际加减速阶段输出脉冲频率会在高于理论上计算的脉冲频率的时候停止，并且加减速阶段脉冲数不可预测，容易影响控制精度。
【发明内容】
[0003]要解决的技术问题
[0004]为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种产生对称梯形加减速脉冲的方法。
[0005]技术方案
[0006]本发明对现有算法进行改进，在减速时候将加速终止的计算值赋给降速开始的值，这样可以达到加减速对称的效果，有利于在运动控制中精确控制电机的运行位置。
[0007]本发明的技术方案为:
[0008]所述一种产生对称梯形加减速脉冲的方法，其特征在于:采用以下步骤:
[0009]步骤1:初始化数据:
[0010]步骤1.1:采用公式g = ^-(6/(2^)得到梯形加减速零时刻的初始速度g，其中是电机设定的初始速度值，β是电机加速度；
[0011]步骤1.2:利用公式{[g+(g+i3 tm)]/2}tm = m-ι得到加速过程或者减速过程的脉冲数m，其中^是加速或者减速过程总的时间；
[0012]步骤2:进入匀加速过程，计算匀加速过程中每个脉冲的频率，并根据步骤I得到的加速过程脉冲数确定匀加速过程结束；
[0013]步骤3:匀加速过程结束后，以电机驱动速度恒速运行，而后进入匀减速过程；
[0014]步骤4:进入匀减速过程，在匀减速过程中，以匀加速过程终止时计算的脉冲频率值作为匀减速过程开始的脉冲频率值；计算匀减速过程中每个脉冲的频率，并根据步骤I得到的减速过程脉冲数确定匀减速过程结束。
[0015]有益效果
[0016]本发明在现有的电机控制方法的基础上进行改进，通过对初始速度、加速度、驱动速度、减速度、终止速度这几个参量的处理，可以得出电机运行过程中需要的脉冲数，以及每个脉冲的频率。通过对电机运行过程中每个脉冲的实时控制，就可以得到加减速完全对称的脉冲。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1:本发明的流程图；
[0018]图2:梯形加减速过程中的脉冲序列时刻；
[0019]图3:不对称加减速过程的时刻波形；
[0020]图4:对称加减速过程的时刻波形；
[0021]图5:实施例中的实际输出的波形图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例描述本发明:
[0023]首先给出本发明的原理，对于图2所示的梯形加减速过程中的脉冲序列时刻，当电机以初始速度启动，以加速度β加速，以驱动速度fs恒速运行，电机的速度方程可以表示为:f = g+β t,其中g表示低于启动速度的一个值。
[0024]图2中tp t2、`t3、t4、t5、......、tm表示不同频率脉冲发送的初始时刻,在每一个
时间间隔里，电机旋转一个步距角，所以每个小梯形的面积为I。两个相邻脉冲的时间间隔Δ tm=tm+1 - tm0则此时刻输出的脉冲频率?=1/Λ^，此脉冲频率和本时间中点时的脉冲频率相同。
[0025]在图2 中，若 t=A L/2 时,在 Δ I1=IZf1 时，f = g+β t 可以变成 = g+ M1/2 =g+β / (2fi),贝丨J g = fr β / (2?\)。
[0026]在图2中tm时刻前有m-1个脉冲产生，所以对tm时刻之前的梯形积分可得{[g+(g+3 tm)]/2}tm = m-1,得到 tm = {[g2+2 (m-1) β ) ] 1/2-g} / β，可得相邻两个脉冲的时间间隔为:Atm = tffl+1-tffl = {(g2+2mi3)1/2-[g2+2(m-l) β)]1/2}/β，可得在加减速过程中每个脉冲的频率为:fm= IMtm= {(g2+2mi3)1/2+[g2+2(m-l) β)]1/2}/2。
[0027]根据上述原理，本实施例中产生对称梯形加减速脉冲的方法采用以下步骤:
[0028]步骤1:初始化数据:
[0029]步骤1.1:采用公式g = ^-(6/(2^)得到梯形加减速零时刻的初始速度g，其中是电机设定的初始速度值，β是电机加速度；
[0030]步骤1.2:利用公式{[g+(g+i3 tm)]/2}tm = m-1得到加速过程或者减速过程的脉冲数m，其中^是加速或者减速过程总的时间；这样就可以保证可以控制电机在不同的阶段进行自动切换运行方式。
[0031]步骤2:进入匀加速过程，计算匀加速过程中每个脉冲的频率，并根据步骤I得到的加速过程脉冲数确定匀加速过程结束；
[0032]步骤3:匀加速过程结束后，以电机驱动速度恒速运行，而后进入匀减速过程；
[0033]步骤4:进入匀减速过程，在匀减速过程中，以匀加速过程终止时计算的脉冲频率值作为匀减速过程开始的脉冲频率值；计算匀减速过程中每个脉冲的频率，并根据步骤I得到的减速过程脉冲数确定匀减速过程结束。
[0034]这里在若不以匀加速过程终止时计算的脉冲频率值作为匀减速过程开始的脉冲频率值，则会导致减速过程以驱动速度值为初始值来计算，这样在一定减速脉冲下，电机停止时的脉冲频率比较大，这样容易对电机造成一定的损伤。
[0035]本实施例中，整个方法在FPGA中实现，通过输出的波形可以观察到控制输出的脉冲是对称的(图5所示)，实现了加速初始和减速终止时刻的脉冲频率相同，实现以给定的脉冲数到达减速终止时候应该达到的脉冲频率。这种方法产生的对称加减速脉冲，有利于控制减速终止时的脉冲频率，这样会使得电机在振动特性方面有很大的提高。
【权利要求】
1.一种产生对称梯形加减速脉冲的方法，其特征在于:采用以下步骤: 步骤1:初始化数据: 步骤1.1:采用公式g = f1-β /(2f\)得到梯形加减速零时刻的初始速度g，其中是电机设定的初始速度值，β是电机加速度； 步骤1.2:利用公式{[g+(g+i3 tm)]/2}tm = m-1得到加速过程或者减速过程的脉冲数m，其中tm是加速或者减速过程总的时间； 步骤2:进入匀加速过程，计算匀加速过程中每个脉冲的频率，并根据步骤I得到的加速过程脉冲数确定匀加速过程结束； 步骤3:匀加速过程结束后，以电机驱动速度恒速运行，而后进入匀减速过程； 步骤4:进入匀减速过程，在匀减速过程中，以匀加速过程终止时计算的脉冲频率值作为匀减速过程开始的脉冲频率值；计算匀减速过程中每个脉冲的频率，并根据步骤I得到的减速过程脉冲数确定匀减速过程结束。
【文档编号】H02P3/06GK103618482SQ201310661637
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】常铎, 董卫虎, 窦渭江, 张亚云 申请人:中国船舶重工集团公司第七〇五研究所