步进电机加减速过程分析

我们知道对于直流马达而言，可以通过升高电压（若是使用脉宽调制，则通过增加占空比）可以控制马达的速度快慢。但是，对于步进马达，改变其驱动电压不会对速度产生任何影响。若以任意速度启动步进马达，速度过快时会带来意想不到的一些结果，比如步进电机失步、堵转等问题，而这些问题都是需要在应用中避免出现的，为此，我们需要让步进电机从一个较低的速度慢慢加速到指定速度的过程。

步进电机的力矩曲线图

上图是马达公司提供的马达的力矩曲线图，其中fs是一个非常关键的参数，若要正常启动该马达，马达的启动速度必须小于该值，若启动频率大于该值的话，马达会出现堵转或失步等情况。为此，为了达到期望的运转速度，马达以一个较低的频率开始逐渐加速到期望值，一般使用周期性间隔的改变步进电机步进频率即可。

典型的加速曲线

最常用的方法是采用两个定时器，一个定时器用作每秒步进定时器（SPS），用于产生步进速度计算器，另外一个是加速定时器，用于周期性的改变第一个定时器。由于速度受到周期性改变，在本质上得到与时间相关的角速度（dv/dt），这一过程称为加速，即速度随时间的变化情况。减速的过程与加速相反，其本质上是一样的。

SPS是我们希望的每秒步进数，即马达转动的步进速率，通过定时器的pwm功能产生设置好的速度，在加速过程中通过加速定时器周期性的改变SPS定时器寄存器的值，产生不同频率的PWM波，即步进电机转动的步进速率，实现加速。

加减速过程

从上图加减速过程图中可以看出实际加减速有5种情况。

在马达到达目标速度前所有步进结束

在马达到达目标速度时所有步进结束

达到停止速度以前所有步进结束

达到停止速度时所有步进结束

达到停止速度后所有步进结束

加减速情况1-3

加减速情况4-5

该方法是先计算总的步进数，然后根据实际使用以上5种哪种情况来确定加减速各需要的步进数，该加减速控制方法简单，比较直观，缺点就是需要预先计算马达需要步进的总步数，再分配加减速步数。该方法在实际应用中较多。

若是对目标速度的要求不是很精确，还可以采用百分比的方法来确定加减速的步数，由于加速和减速部分都很平衡，因此马达会以相同的速度开始和停止，但其稳态下的速度可能与实际设置的速度有一定的偏差，若应用场景对速度的精度要求不高，可以使用百分比的方法来控制马达加减速。

基于百分比的加减速

本次实验的驱动板