如何提高直线电机如何控制的加速度

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-11-12 23:01 标签： 直线电机加速度计算
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如何进行直线电机选型
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直线电机选型
——最大推力和持续推力计算
直线电机选型 1
——最大推力和持续推力计算 1
三角模式 3
梯形模式 3
持续推力 4
计算公式 4
直线电机的选型包括最大推力和持续推力需求的计算。
最大推力由移动负载质量和最大加速度大小决定。
推力 = 总质量 x 加速度 + 摩擦力 + 外界应力
例子：当移动负载是2.5千克（包含动子），所需加速度为30m/s2时，那么，电机将产生75N的力（假设，摩擦力和外界应力忽略不计）。
通常，我们不知道实际加速度需求，但是，我们有电机运行实际要求。给定的运行行程距离和所需要的行程时间，由此可以计算出所需要的加速度。一般来说，对于短行程，推荐使用三角形速度模式，即无匀速运动，长行程的话，梯形速度模式更有效率。在三角形速度模式中，电机的运动是没有匀速段的。
加速度为Acceleration = 4 x Distance / Travel_Time2
需要提前设置匀速的速度值，由此可以推算出加速度。
加速度 = 匀速 / （ 运动时间 – 位移 / 匀速 ）
同理，减速度的计算与加速度的计算是类似的，特殊情况是存在一个不平衡的力（例如重力）作用在电机上。
通常情况下，为了维持匀速过程和停滞阶段，摩擦力和外界应力也要考虑进来，为了维持匀速，电机会对抗摩擦力和外界应力，电机停止时则会对抗外界应力。
持续推力的计算公式如下：
RMSForce = 持续推力
Fa = 加速度力
Fc = 匀速段力
Fd = 减速度力
Fw = 停滞力
Ta = 加速时间
Tc = 匀速时间
Td = 减速时间
Tw = 停滞时间
又最大推力和持续推力进行电机的选择。一般情况下，应该将安全系数设置为20~30%，从而抵消外界应力和摩擦力。
电机需要在三角模式下，在0.2秒内，把4kg的负载移动0.3米。电机在同行程中，返程之前停滞时间为0.15秒。为了计算简单，假设摩擦力和其他不平衡力不存在。
由上述公式计算，如下：
加速度 = 减速度 = 4 x 0.3 / 0.22 = 30 m/s2
最大推力 = 加速度力 = 减速度力 = 负载 x 加速度 = 4 * 30 = 120N
持续推力 ：因为三角模式，所以无持续推力。
正在加载中，请稍后...电机的S型曲线加速 - CSDN博客
电机的S型曲线加速
为何需要采用曲线加速的方式：
S&曲线算法由于其加速度和速度曲线的连续性，能够保证步进电机在运动过程中速度和加速度没有突变，减小冲击，提高步进电机运动的平稳性。
电机转速与脉冲和细分的关系：
两相步进电机的基本步距角是1.8°，即一个脉冲走1.8°，如果没有细分，则是200个脉冲走一圈360°，细分是通过驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关，如果是10细分，则发一个脉冲电机走0.18°，即2000个脉冲走一圈360°，电机的精度能否达到或接近0.18°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。以次类推。三相步进电机的基本步距角是1.2°，即一个脉冲走1.2°，如果没有细分，则是300个脉冲走一圈360°，如果是10细分，则发一个脉冲，电机走0.12°，即3000个脉冲走一圈360°，以次类推。在电机实际使用时，如果对转速要求较高，且对精度和平稳性要求不高的场合，不必选高细分。在实际使用时，如果转速很低情况下，应该选大细分，确保平滑，减少振动和噪音。
脉冲PWM（两相步进电机）：
如果设定定时器频率 24MHz ，电机驱动细分设定为64，12800个脉冲走一圈，&r = 100转/min也就是100*12800脉冲/min。
计算出溢出值= 24M/ =1125。这个值需要进行实际转速的修正。
所以把pwm的溢出值设为1125时，就能得到100转/min的转速。
S曲线加速：
如果需要加速，只需要在产生pwm的定时器中断里（也就是完成一次pwm频率转换）重新设定溢出值（当然也需要同时更改pwm的pulse值来保证占空比），在达到既定的转速时不再改变其溢出值就完成了整个加速过程。当然在低速的时候比如100转，可以直接从0开始加速到100，不需要S取消加速也可以。同样的情况在减速的时候，也可以按照上述方式反过来设定。其中pwm的溢出值可以由下面这个小工具计算得到。
S曲线加速计算工具，。
当然，这只是比较初略的实现方式，通常的情况也可以适用了。如果需要更平稳更快速的加速过程，可能还需要在这基础上进行修改。
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