【发布时间】：2021-07-28 13:20:51
【问题描述】：
我需要编写一个程序来使用 atmega328P 和 A4988 芯片控制步进电机。 我一直在寻找合适的库，但到目前为止我还没有找到合适的库。
我需要一个转盘来转至绝对位置的预教。我认为有问题的电机每转有 20000 步，微步为 1/16。当位置计数器达到 20000 时，必须将其设置回 0，反之亦然。所以从 19999 到 1 的旅行可以双向进行。
我想让步进电机线性加速和减速。这是我不完全知道该怎么做的一件事。
我想使用 arduino IDE 的 micros() 定时器功能对步进引脚上的脉冲进行计时。
我可以计算我必须行进多少脉冲，我可以以固定间隔增加/减少速度，但我在计算何时开始减速时遇到了困难。
如果我调整速度，每走一步，加速度就不是线性的。我尝试使用以下公式计算制动距离：pulses = VV / 2。这是我从基本运动和旅行公式中得出的。 S(t) = S0 + V0 * t - 0.5A*t^2。我为 A 取 1，为 T 取 1。每次我用 1 增加/减少速度。所以我得到 S(1) = V^2 - 0.5 * V^2 = 0. * V^2 或 V^2 / 2.
增加的速度与脉冲不同步，我不知道如何解决这个问题。
我可以使用一些指针。
背景： 步进器将控制模型铁路转盘。转盘将正确连接到电机的轴上。 控制器将有 4 个按钮。
- 手动/自动按钮。
- 连续波
- 逆时针
- 店铺位置
在自动模式下，电机可以通过按 CW 和 CCW 从一个示教位置切换到另一个位置。还必须能够在转盘仍在转动时接受新位置。
在手动模式下，我可以使用相同的 CW 和 CCW 按钮手动巡航转盘。当我按住按钮时电机需要加速到预设的最大速度，当我松开按钮时电机需要减速到0。
使用存储按钮，我可以将当前位置保存在 20 个预留位置之一中。
控制器第一次上电时，会将电机当前的物理位置作为虚拟零点。每次转盘停止时，它的当前位置都会存储在 EEPROM 中。很明显，当控制器关闭时，转盘不会因外力而移动。
编辑评论+答案
我没有使用任何库来控制步进器，我目前使用 micros() 计时器来设置步数。
宏 REPEAT_MS 和 END_REPEAT 之间的所有代码都以我们给定的间隔运行
void setSteps()
{
uint8_t speedVar = 255 - speed ;
REPEAT_US( speedVar ) ;
if( enabled )
{
if( !digitalRead( dirPin ) )
{
if( ++position == maxPos+1 ) position = 1 ; // verify this code if positions work well
digitalWrite( stepPin, HIGH ) ;
digitalWrite( stepPin, LOW ) ; // slow enough for mininum pulse duration
}
else
{
//if( --position == 0 ) position = maxPos ; // currently run 1 direction
}
}
Serial.print("position: ");
Serial.println( position ) ;
else
{
digitalWrite( stepPin, state ) ;// may become port manipulated
return ;
}
END_REPEAT
}
控制速度：
void manageSpeed()
{
REPEAT_MS( ACCELERATION_FACTOR ) ; // separate fixed timing for constant acceleration and deceleration
static uint8_t speedPrev = 255 ;
if( speedSetpoint > speed ) speed ++ ;
if( speedSetpoint < speed ) speed -- ;
if( speed == 0 ) enabled = false ; // if speed reaches 0, stop sending pulses
if( speedPrev != speed ) {
speedPrev = speed ;
Serial.print("SPEED :") ;
Serial.println( speed ) ;
}
END_REPEAT
}
以及不太重要的使用宏（它们工作正常，经过良好测试）
#define REPEAT_MS(x) { \
static uint32_t previousTime ;\
uint32_t currentTime = millis() ;\
if( currentTime - previousTime >= x ) {\
previousTime = currentTime ;
// code to be repeated goes between these 2 macros
#define REPEAT_US(x) { \
static uint32_t previousTime ;\
uint32_t currentTime = micros() ;\
if( currentTime - previousTime >= x ) {\
previousTime = currentTime ;
// code to be repeated goes between these 2 macros
#define END_REPEAT } \
}
我将仔细研究并尝试实现梯形控制器并尝试实现建议的公式。
第二次编辑： 目前我有一个可以工作的代码，但有一点我无法理解。
目前我每100ms调整一次速度，1。1是加速因子。总加速时间为 3500 毫秒，因为 35 是我的最大速度。
这是加速过程中的输出。我不得不稍微调整一下步长间隔。 速度：34 最后一次：100 总时间：3400 距离ToGo：6853 总排名：1147
SPEED :35
Last Time: 100 total time: 3500
distanceToGo: 6784
total position: 1216
cruising
这个 1216 应该是 1225。P(t) = 0.5 * 1 * 35^2 = 1225 个脉冲。但是，它已经足够接近了。
比减速：
braking
SPEED :34
Last Time: 27 total time: 11400
distanceToGo: 1207
total position: 6793
SPEED :33
Last Time: 100 total time: 11500
distanceToGo: 1137
total position: 6863
...
SPEED :0
Last Time: 100 total time: 14800
distanceToGo: -8
total position: 8008
Last Time: 1 total time: 14801
distanceToGo: -8
total position: 8008
我的超调量为 8，这是可以接受的。但是我没有得到以下内容。现在计算步长时间间隔是
REPEAT_US( 47950 / speed ) ;
47950 不仅不完美，而且无法计算。我通过反复试验找到了它，无法解释为什么会这样。
位置控制器方法大致如何工作？
【问题讨论】：
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这道题可能字太多，代码太少。包括您拥有的代码将允许某人提供您可以直接使用的答案。比如你说你还没有找到合适的步进器库，但你显然在使用什么东西？例如，arduino.cc/en/Reference/Stepper 有什么问题，或者您的意思是更高级别的运动控制库？
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您应该将其用作位置控制器（使用步进器很容易）并随着时间的推移改变位置。通过将其实现为速度控制器，您最终会得到您不需要的“fineTunePos”blob。
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为这样的位置控制器实现一个PID控制系统是不是一个好主意？
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不适用于步进电机。为此，您需要闭环反馈。步进电机控制通常是开环的。 electronics.stackexchange.com/questions/368757/…