2 DSP的軟件設(shè)計

2.1 加減速區(qū)的分析及計算

在待機(jī)階段，DSP將從計算機(jī)取得原始數(shù)據(jù)。在加工階段，DSP將對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并合理分配加、減速區(qū)域。圖2為加、減速區(qū)示意圖。加減速區(qū)是用多段幅值較小的速度變化代替一次較大的速度變化。對于大尺寸或高速運動平臺來說，電機(jī)的加、減速過程必不可少。由原理可知，兩圖所圍面積大小相等，即工作頭移動距離相等。

在以往的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動算法的設(shè)計中，大多采用簡單的二次曲線進(jìn)行速度擬合。此種擬合方式雖然簡單，但在大型運動平臺上并不能夠充分考慮到機(jī)械部件間的靜摩擦力和旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量等因素，其運行效果并不理想。

本系統(tǒng)在加、減速區(qū)的計算過程中，通過將速度和加速時間的關(guān)系與“S”形曲線進(jìn)行擬合來得到加速區(qū)速度，通過將速度和減速時間的關(guān)系與反“S”形曲線進(jìn)行擬合得到減速區(qū)速度。圖3為加、減速區(qū)速度-時間擬合曲線，曲線的斜率代表工作頭移動的加速度。從圖3可見，加、減速區(qū)所使用的擬合曲線并不相同，減速區(qū)曲線更為“陡峭”。這是由于減速過程中受機(jī)械系統(tǒng)摩擦力等因素的影響，電機(jī)負(fù)荷較小，可以承受更快的減速過程。使用“S”形曲線進(jìn)行擬合的優(yōu)點主要有：

(1)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到行進(jìn)狀態(tài)的過程中，由于各機(jī)械部件之間存在靜摩擦力，可使電機(jī)較為平緩地啟動，避免了撞擊或丟步現(xiàn)象的發(fā)生。

(2)電機(jī)進(jìn)入平穩(wěn)運行階段時，可以使用較大的加速度進(jìn)行速度提升。但是，隨著速度的增加，電機(jī)的剩余功率將不斷減小，此時應(yīng)不斷減緩加速進(jìn)程。

(3)電機(jī)從行進(jìn)狀態(tài)過渡到靜止?fàn)顟B(tài)的減速過程中，此種擬合方法可以使電機(jī)平穩(wěn)過渡，避免發(fā)生撞擊。

2.2 復(fù)雜圖形的分析

在一幅復(fù)雜圖形中往往存在很多不連續(xù)、不規(guī)則的矢量，如果每條矢量的末尾都減速到零，勢必會影響加工速度。所以，在分析此類圖形時要連帶分析當(dāng)前矢量的前、后圖形情況，計算出各矢量的夾角以確定加工此矢量的初始速度及終止速度。表1為工作頭進(jìn)行不同角度轉(zhuǎn)彎時的極限速度。