步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的開環(huán)控制電機(jī)。它是現(xiàn)代數(shù)字程控系統(tǒng)的主要執(zhí)行部件，應(yīng)用廣泛。在非過(guò)載情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，不受負(fù)載變化的影響。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到脈沖信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)在設(shè)定的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，稱為“步角”，其旋轉(zhuǎn)以固定的角度步進(jìn)運(yùn)行。角位移可以通過(guò)控制脈沖數(shù)來(lái)控制，從而達(dá)到精確定位的目的；同時(shí)，可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

步進(jìn)電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)的一種。其工作原理是利用電子電路將直流電轉(zhuǎn)換成分時(shí)供電和多相定時(shí)控制電流。只有用這個(gè)電流給步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作。驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)多相定時(shí)控制器，分時(shí)向步進(jìn)電機(jī)供電。

　　步進(jìn)電機(jī)S型曲線加減速算法與實(shí)現(xiàn)

s型曲線方程

，在[-5，5]圖形中如下圖所示：

如果想把這條曲線應(yīng)用到步進(jìn)電機(jī)的加減速過(guò)程中，需要在XY坐標(biāo)系中平移方程，同時(shí)拉起曲線：

其中a分量在y方向平移，b分量在y方向拉伸，ax b分量在x方向平移拉伸。

項(xiàng)目中的加速過(guò)程：從5600Hz加速到64000Hz，采用4細(xì)分。輸出比較模塊中使用的定時(shí)器驅(qū)動(dòng)頻率為10M，1000點(diǎn)用于加速處理。后，根據(jù)項(xiàng)目需要，加速過(guò)程中采用的曲線方程為：

其中Fcurrent是長(zhǎng)度為(1000)點(diǎn)的單個(gè)頻率值。Fmin啟動(dòng)頻率為5600；Fmax為頻率64000；-flexible*(i-num)/num為S形曲線的拉伸變化，其中flexible表示S形曲線的區(qū)間(越大壓縮越劇烈，中間加速度越大(X坐標(biāo)0點(diǎn)附近)；越小越接近勻加速。理想S曲線的值是4-6)，I是循環(huán)計(jì)算過(guò)程中的指標(biāo)，num是從0開始的長(zhǎng)度/2(可以使S曲線對(duì)稱)。在項(xiàng)目中I的區(qū)間[0，1000]內(nèi)，num=1000/2=500。這些參數(shù)可以修改。提供的計(jì)算接口如下。

相應(yīng)計(jì)算接口的代碼：

/*計(jì)算周期和頻率陣列值，在定時(shí)器中斷期間將周期值填入周期寄存器。

*計(jì)算acceleraTIon過(guò)程，總共1000個(gè)元素的數(shù)組。

*參數(shù)fre[]:指向保存freq值的數(shù)組。

* period[]:指向保存TImer period值的數(shù)組。

* len:加速長(zhǎng)度的程序，好設(shè)置浮點(diǎn)數(shù)，有些編譯軟件可能會(huì)轉(zhuǎn)移

error if set it as a int

　　* fre_max： maximum speed， frequency vale.

　　* fre_min： start minimum speed， frequency vale. mind ： 10000000/65535 = 152， so fre_min can‘t less than 152.

　　* flexible： flexible value. adjust the S curves

　　void CalculateSModelLine（float fre［］， unsigned short period［］， float len， float fre_max， float fre_min， float flexible）

　　int i=0;

　　float deno ;

　　float melo ;

　　float delt = fre_max-fre_min;

　　for（; i《len; i++）

　　melo = flexible * （i-len/2） / （len/2）;

　　deno = 1.0 / （1 + expf（-melo））; //expf is a library function of exponential（e）

　　fre［i］ = delt * deno + fre_min;

　　period［i］ = （unsigned short）（10000000.0 / fre［i］）; // 10000000 is the timer driver frequency

　　return ;

　　// start move motor

　　void StartPWM（）

　　DriverMotorFlag = TRUE;

　　Index = 0;

　　MOTOR_EN_DISABLE = ENABLE;

　　OpenOC4（OC_ON | OC_TIMER_MODE16 | OC_TIMER3_SRC | OC_PWM_FAULT_PIN_DISABLE， 0， 0）;

　　// map rc13 to oc4 output

　　RPC13R = 11;

　　// 50 percent duty

　　OC4RS = OC_PERIOD_MIN / 2;

　　OpenTimer3（T3_ON | T3_PS_1_8， OC_PERIOD_MIN）;

　　INTSetVectorPriority（INT_TIMER_3_VECTOR， INT_PRIORITY_LEVEL_6）;

　　INTSetVectorSubPriority（INT_TIMER_3_VECTOR， INT_SUB_PRIORITY_LEVEL_1）;

　　EnableIntT3;

　　//stop motor， hereis no deceleration

　　void StopPWM（）

　　DriverMotorFlag = FALSE;

　　Index = 0;

　　MOTOR_EN_DISABLE = DISENABLE;

　　OpenOC4（OC_OFF | OC_TIMER_MODE16 | OC_TIMER3_SRC | OC_PWM_FAULT_PIN_DISABLE， 0， 0）;

　　// map rc13 to oc4 output

　　RPC13R = 0;

　　PORTCbits.RC13 = 0;

　　CloseTimer3（）;

　　DisableIntT3;

　　//change the timer Period value in the correspond timer rather than the other place， Or the motor will be stalled occasionally.

　　// 剛開始我在另外的一個(gè)定時(shí)器中斷中每隔1ms改變 應(yīng)用在OC模塊的timer3 的Period值，結(jié)構(gòu)偶發(fā)的造成電機(jī)在加速過(guò)程中堵轉(zhuǎn)。其實(shí)應(yīng)該是在timer3的中斷中修改。

　　static unsigned short CountForAcc = 0;

　　void __ISR（_TIMER_3_VECTOR， ipl6） Timer3OutHandler（void）

　　// clear the interrupt flag， or the interrupt will not occur again.

　　mT3ClearIntFlag（）;

　　if（CountForAcc++ 》 2） // here can adjust the totally time of acceleration

　　CountForAcc = 0;

　　//if（DriverMotorFlag == TRUE && PR3 》 OC_PERIOD_MAX + SPEED_STEP）

　　if（DriverMotorFlag == TRUE && Index 《 ACC_TIMES）

　　PR3 = Period［Index++］;

　　OC4RS = PR3 / 2;

　　通過(guò)CalculateSModelLine接口得到如下不同的幾條加速曲線：

　　黃色：CalculateSModelLine（Freq， Period， 1000， 56000， 16000， 4）;

　　橙色：CalculateSModelLine（Freq， Period， 1000， 64000， 500， 8）;

　　藍(lán)色：CalculateSModelLine（Freq， Period， 1000， 64000， 500， 15）;

　　灰色：CalculateSModelLine（Freq， Period， 1000， 40000， 500， 5）;