一种基于FPGA的四次S形加减速控制系统及控制方法与流程

技术特征：
1.一种基于fpga的四次s形加减速控制系统，其特征在于：包括fpga控制器、步进电机驱动器以及步进电机，所述fpga控制器与步进电机驱动器相连，所述步进电机驱动器通过其内部的双dmos管组成的h桥，将12v加载到步进电机上实现驱动控制。2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的四次s形加减速控制系统，其特征在于：所述步进电机驱动器采用a3977驱动芯片，fpga控制器与a3977驱动芯片之间通过数字io进行步进电机驱动控制。3.一种根据权利要求1或2所述的基于fpga的四次s形加减速控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、将步进电机的当前频率和目标频率对比，当不一致时，fpga控制器发出切换当前速度的指令；s2、fpga控制器采用连续积分的方法，将运动过程分为11个阶段且呈现s形，包括：对加加速度斜率进行积分，获得加加速度公式；对各个阶段的加加速度积分，获得加速度公式；对加速进行积分，获得速度的公式，以及对速度进行积分，获得位移的公式；s3、根据连续积分的方法的结果，控制步进电机进行四次加速度变换的五段加速过程，或进行四次加速度变换的五段减速过程，至当前频率和目标频率相同，实现步进电机的加减速运动控制。4.根据权利要求3所述的一种基于fpga的四次s形加减速控制系统的控制方法，其特征在于：在fpga控制器中，用1s时间除以“频率”值，将“频率”换算为“周期”，其中，在quartusⅱ软件中添加除法器ip核，用于频率切换为周期计数值。5.根据权利要求3所述的一种基于fpga的四次s形加减速控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤s2中，连续积分具体为：加加速度变化率为：对加加速度斜率进行积分，获得加加速度公式：其中，t
x
表示各个节点持续运行的时间，x＝1,2,3,
…
11，τ
x
是局部时间坐标，表示每段相邻节点之间的时间差，τ
x
＝t
x-t
x-1
，x＝1,2,3,
…
11；对各个阶段的加加速度积分，获得加速度公式：
对加速进行积分，获得速度的公式：6.根据权利要求5所述的一种基于fpga的四次s形加减速控制系统的控制方法，其特征在于：其中，加速段中的加加速段与减加速段的时间相同，即t1 t2＝t4 t5，t7 t8＝t
10
t
11
。7.根据权利要求3所述的一种基于fpga的四次s形加减速控制系统的控制方法，其特征在于：在相交线段衔接处夹角处，根据夹角的大小和前后两段的名义速度来限定衔接处的
速度，即由向心加速度公式可求出相交线段过渡圆弧的转接速度，由圆弧速度来近似代替两段直线间的转接过渡速度，然后取该点的速度。8.根据权利要求3所述的一种基于fpga的四次s形加减速控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤s3中，四次加速度变换的五段加速过程，或进行四次加速度变换的五段减速过程为：首先进行加速度匀速变大，加加速度不变的加速运动，接着加速度变大，加加速度线性减小的加速运动，接着做加速度、加加速度均不变的加速运动，然后加速度和加加速度均减小的加速运动，最后通过加加速度不变、加速度变小的加速运动到达此次实验的步进电机的最大速度，接着匀速运动，其中，减速阶段与加速阶段完全相反。

技术总结
本发明公开了一种基于FPGA的四次S形加减速控制系统及控制方法，包括FPGA控制器、步进电机驱动器以及步进电机，FPGA控制器与步进电机驱动器相连，步进电机驱动器通过其内部的双DMOS管组成的H桥，将12V加载到步进电机上实现驱动控制，采用连续积分的方式，将运动过程分为11个阶段且呈现S形，包括：对加加速度斜率进行积分，获得加加速度公式；对各个阶段的加加速度积分，获得加速度公式；对加速进行积分，获得速度的公式，以及对速度进行积分，获得位移的公式，使加加速度平稳过渡且无冲击，使得加减速时间适中，启停效率高，减小了柔性冲击。减小了柔性冲击。减小了柔性冲击。


技术研发人员：王如刚 孔祥晔 王庆 郭乃宏 周锋
受保护的技术使用者：江苏朔鹰精密机械有限公司
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/8/16