如何去实现一种梯形加减速速度曲线呢

梯形加减速速度曲线      

   采用“梯形”加减速算法，在运动过程中分成以下四个状态：空闲状态，加速状态，匀速状态与减速状态。





                                                                                                  图1  梯形加减速速度曲线
加减速算法实现


                                               




                                                                                    图2 加减速实现算法
脉冲产生单元：用来产生指定频率的脉冲信号。
脉冲计数单元：用来记录各个运动状态下输出的脉冲个数。
脉宽计算单元：根据总的脉冲个数及记录的各个运动状态下的脉冲输出个数，进行状态跳转及速度计算。

脉冲产生单元

初始化STM32定时器，在定时器中断里面，翻转IO口，输出脉冲信号。

//初始化定时器功能，用来翻转IO信号，产生脉冲输出信号
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
       
        //定时器TIM3初始化
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值       
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

        TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断

        //中断优先级NVIC设置
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  //先占优先级1级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  //从优先级0级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器

        TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);  //不使能TIMx                                         
}
//设置定时器值，用来产生指定频率的脉冲信号
void Motor0TimeSet(unsigned int ARR,bool TimeEnable)
{       
        TIM3->ARR = (uint16_t)ARR;   
        if(TimeEnable) TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
        else TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
}
//翻转IO
void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
        if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  
        {
                TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  
                MotorPulsePinOut(&MotorControl[0]);
        }
}


脉冲计数单元

用来记录各个阶段输出的脉冲信号；根据设置的值和输出脉冲进行加减速状态切换。
                                                                     




  图 3  加减速状态切换

void MotorRunState(MOTOR_CTRL *Motor)
{
    switch(Motor->NowState.RunState)
    {
                case MIDLE://开始
                        Motor->NowState.AllowMaxAddStep = Motor->SetData.RunStep/2;
                        Motor->NowState.RunState = MACC;
                break;
                case MACC://加速状态
                        Motor->NowState.AddStep ++;
                        Motor->NowState.RunStep ++;
                        if(Motor->NowState.AddStep >= Motor->NowState.AllowMaxAddStep)//三角形加速
                                Motor->NowState.RunState = MDEC;
                        else if(Motor->NowState.Speed >= Motor->SetData.SpeedMax)
                                Motor->NowState.RunState = MKEEP;
                break;
                case MKEEP://最大速度阶段
                        Motor->NowState.RunStep ++;
                        if(Motor->NowState.AddStep >= Motor->SetData.RunStep - Motor->NowState.RunStep)
                                Motor->NowState.RunState = MDEC;
                break;
                case MDEC://减速阶段
                        Motor->NowState.RunStep ++;
                        if(Motor->NowState.RunStep >= Motor->SetData.RunStep)//脉冲输出完成
                        {
                Motor->TimeSet_Call_Back(Motor->NowState.TimeCountNum,false);//关闭定时器，停止脉冲信号输出
                                Motor->NowState.SysState = MOV_IDLE;
                                Motor->NowState.Consequence = 0; //执行结果
                        }
                }
                if(Motor->NowState.SysState)Motor->TimeSet_Call_Back(Motor->NowState.TimeCountNum,true);//设置下一次脉冲输出频率
  }

速度计算单元

           根据当前处于电机加减速的那个状态，进行速度计算。采用定时1MS计算一次速度的方式。
                                                   



图 4 速度计算模块

void MotorCalculateSpeed(MOTOR_CTRL *Motor)
{
        switch(Motor->NowState.RunState)
        {
                case MIDLE:
                        Motor->NowState.Speed = Motor->SetData.Speed0;
                break;
                case MACC:
                        Motor->NowState.Speed += Motor->SetData.SpeedAdd;
                        if(Motor->NowState.Speed > Motor->SetData.SpeedMax)
                                Motor->NowState.Speed = Motor->SetData.SpeedMax;
                break;
                case MKEEP:
                        Motor->NowState.Speed = Motor->SetData.SpeedMax;
                break;
                case MDEC:
                        Motor->NowState.Speed -= Motor->SetData.SpeedAdd;
                        if(Motor->NowState.Speed < Motor->SetData.Speed0)
                                Motor->NowState.Speed = Motor->SetData.Speed0;
                break;
        }
       
        if(Motor->NowState.Busy)
        {               
                Motor->NowState.TimeCountNum = 1000*1000/Motor->NowState.Speed;//计算定时器应该重装的值
                Motor->NowState.MotorRunTime++;//统计电机运行时间
        }
}