步进电机加速 减速方法

不需要专门的延迟。

但是软件中应该做到使速度是连续的渐变，而不是突变。

类似物理里面我们分析的“上抛物体”的运动一样：先按匀减速运动，速度减到零后就变成反方向的匀加速运动了。

不要有从某个速度“突变”为静止，或由静止“突变”为某个速度的操作。

这种“突变”自然会产生冲击振动。

至于这个“匀加速度”、“匀减速度”的加速度大小，则可以根据步进电机的性能和负载的惯性大小来确定。

通常，步进电机都会给出一个“最大力矩”的参数。

根据这个最大力矩，和负载的惯性（包括步进电机的转子和传动机构的惯性在内）大小，可以计算出加速度不应该超过多少。

实际设计时，还应该比最大允许值再留出相当的余地。

当然，我上面说的“速度”、“加速度”都是一个连续的理论值，实际的步进电机是一步一步离散的操作的，和理论规律总会有差别。

但是只要这种“量化误差”不超过一定限度，就可以有满意的效果了。

最理想的是，这个误差的累计值不超过0.5步。

也就是说，假如按照上述“匀加速”、“匀减速”的理论计算，在时刻t的时候应该走到x步（有小数）的位置，而真实的执行效果是：走到的位置总是等于x的四舍五入取整的值。

这是最理想的。

如果算法设计不好，这个累积误差可能会大些。

但最坏的情况下，这个误差的累计值不要超过半个相位周期。

例如，您的脉冲分配如果是“四相八拍制”，那么，累积误差就必须小于4步。

超出的话，就会发生步进电机的“失步”。

上面说的道理，对于采用不采用“细分”，道理是一样的。

只是采用细分后的每一个“步”（“细步”）比原来小了，容易做到比较均匀。

例如上面说的“四相八拍制累积误差就必须小于4步”，如果采用了“16细分”，那么只要小于64“细步”就可以，显然软件里处理起来更容易一些。

但是，只要软件考虑设计仔细一些，不采用细分也是可以做到的。

【看了“广州一丁”兄的回答后，再补充说明一点】
上面“广州一丁”兄说的“减速时间长点，加速时间同时也长点”，就相当于我这里说的“匀加速运动”和“匀减速运动”段中，加速度的绝对值再小一些。

原则上说，这个加速度的绝对值，只要不超过上面说的根据电机性能和负载惯性算出来的允许值就可以。

当然，更小一点冲击更小。

我只是担心，您是否没有按“匀加速”、“匀减速”设计，而是直接由静止突变为某个速度，或由某个速度突变为静止。

如果是那样，问题就比较大了。

一般来说，一个方向的运动，应该分为至少两个阶段，或者还需要三个阶段。

开始是由静止开始的匀加速度段，后段是匀减速段（直到速度减为零）。

如此，中间的速度最高。

假如最高的速度超出了电机或者我们的设备允许的值，那么还应该限制。

于是，中间又多出一个段：匀速段。

这就成了三个段。

这种控制原理上应该是清楚的。

但是实现时的算法，则根据需求不同，有可能需要特别安排。

例如：如果希望速度减到零的时候，位置也恰好走到某个给定的位置，那么后一段的计算就稍微难了一点（最笨的方法需要开平方）。

实践中有不少巧妙的设计，限于篇幅这里不好介绍了。

【看了您的追问后再补充一点】
关于您说的“增加细分，速度就有点慢了”的问题：
假如您已经采用了我上面说的“三个阶段”的设计的话，那么，你如果脉冲频率的算法不动，仅仅把细分增加，等同于把上述的速度、加速度都按照同一个比例减小了。

加速度减小，可以减小冲击。

如果您觉得加速度现在已经合适了的话，那么要想增加速度，就只有加大中间的“匀速段”的速度了。

例如，您如果把细分率加大到原来的二倍了，那么只要把中间匀速段的频率限制值也放宽到原来的二倍，结果中间的匀速段的速度，就会和原来相同了。

当然，这样中间匀速段所占的时间段比原来少了，所以总平均速度还是会比原来小一些。

如希望总平均和原来相同，那可以进一步提高匀速段速度，当然，以不超出设备允许为限。

追问：
我觉得步进电机做匀加速匀减速好难啊。

追答：
限于篇幅这里只能简介一种比较笨（计算量有点大），但道理比较清楚的方法供参考。

您自己可以在这个基础上再想出更加巧妙简单的方法。

方法是：
利用定时器设周期性的中断，中断的周期（下文所称的“节拍”）就等于步进电机最高速度时，脉冲频率相当的周期。

例如，步进频率如果最高限制2000步/秒的话，中断就取0.5毫秒周期即可。

然后，在中断服务程序中，每周期做一次计算，算算看按照上述规则，这一个时刻步进电机应该走了多少步（可以有小数）。

用物理学中的公式，不仅可以算出每个时刻的位置，还可以算出每个时刻的瞬时速度（下文某些判断要用）。

当算出来的位置值大于0.5步时，就发出第一个脉冲让步进电机走一步；当算出来的数大于1.5时，就发出第二个脉冲；大于2.5时，就发出第三个脉冲；……等等。

同时用另一个变量累计已经实际发出的脉冲数。

这种算法可以保证实际执行的步数和理论的步数，误差在±0.5步以内。

这样，按照匀加速的公式，每节拍的步数增量由零开始增加，前一段每周期增量小于1，故实际的脉冲是间隔发出的。

例如从1.5到2.5，期间可能经过了好多个中断周期。

当然，随着平均速度的上升，这个间隔也越来越小。

每周期增量达到1步时（也就是瞬时速度达到1步/节拍时），就进入了最高速度限制的“匀速段”了。

这一段中每节拍的步数增量都等于1，所以每节拍都发一个脉冲。

进入第三个阶段“匀减速”，同样计算，每节拍的增量又逐渐减小，脉冲于是又间隔发出了，而且间隔也越来越大，直到停止。

如果希望速度减到零的时候，位置也恰好走到某个给定的位置，那么进入第三段的时机就必须找准。

可以根据当前的位置到希望停止的位置的距离，来决定是否开始进入第三段。

简单情况下，这个距离很容易确定。

但复杂情况下，例如，目标位置可能随时改变，有可能减速一半时目标位置突然改变变远，是不是要马上再改成加速？而刚加一点速目标位置又改近了，是不是需要马上再改成减速？判断就稍嫌麻烦。

这里介绍一个有些笨但通用的算法：
(1)根据现在的瞬时速度，计算一下：假如现在立即匀减速，到减为静止之前会走多少步的路程；根据现在到目标的距离，判断现在是否还早；如果不早，就立即开始减速。

(2)否则：如果还早，再看现在的速度是否达到了最高限制速度，如果没有达到，就采用匀加速继续前进。

(3)否则，采用匀速（每节拍1步）继续前进。

这一套判断，每节拍都实行，就可以适应各种灵活的需求了。