电机速度曲线规划1：梯形速度曲线设计与实现

  电机驱动是很常见的应用，在很多系统中我们都会碰到需要改变电机的速度以实现相应的控制功能，这就涉及到电机速度曲线规划的问题。在这篇中我们就来简单讨论一下电机的梯形曲线规划的问题。

1、基本原理

  梯形速度曲线控制算法是工业控制领域应用最为广泛的加减速控制策略之一。所谓梯形速度曲线将整个运动过程分为匀加速、匀速和匀减速三个阶段，在变速过程中加速度保持不变。

  从变速过程中加速度保持不变这特点来说，其加减速过程其实是一个线性过程。我们可以采用一个线性函数来描述它。

  这一线性函数，具体到我们的加减速过程中就是速度与时间的函数关系，函数结果就是我们某一时刻的速度，变量就是时间，斜率就是加速度，初始速度就是截距，具体如下：

  这一函数表达的是连续的，但实际使用中我们需要离散化处理，我们必定以一定的时间间隔来处理速度的增加问题。这样实际的速度变化就不可能是连续的，而是阶梯状的，具体如下：

  为了速度的变化尽量平缓，我们需要尽可能地让时间间隔小一些，这其实是我们在考虑编写程序时需要处理的一个参数。

2、设计与实现

  我们已经简单描述了S型速度规划曲线的数学原理及应用表达式。接下来我们来考虑怎么实现它。

  考虑到在同一个驱动器中可能因为应用场景的需要存在多条的速度规划曲线。所以我们以基于对象的思路来考虑它，这样我们在更换不同的曲线就只需要更换不同的曲线实力就可以了。所以我们先来分析一下曲线对象的属性和操作。

  鉴于前面的分析，我们认为作为一个调速曲线对象至少要记录：开始调速时的初始速度、当前速度、目标速度、加速度、最大速度、最小速度、调速时间、调速时间跨度、曲线类型等，我们将这些记为对象的属性。据此我们可以定义电机速度曲线的对象类型为：

/* 定义电机速度曲线对象 */
typedef struct CurveObject {
   
   
  float startSpeed;    //开始调速时的初始速度
  float currentSpeed;   //当前速度
  float targetSpeed;    //目标速度
  float stepSpeed;     //加速度
  float speedMax;     //最大速度
  float speedMin;     //最小速度
  uint32_t aTimes;     //调速时间
  uint32_t maxTimes;    //调速跨度
  SpeedCurveType curveMode;  //曲线类型