电机控制技术-S型速度规划
前言：在实际电机控制实践中，进行速度规划具有重要的作用。常见的速度规划方式有S型或者T型。本章主要针对S型进行展开，从原理、作用到MATLAB仿真及CCS代码实现进行介绍。
一、速度规划的作用
作用1、保护电机本体：电机在启停时，速度会存在阶跃的情况，这可能对电机本体造成不良影响。通过进行速度规划，可以使电机的加减速过程更加平稳，从而减小对电机本体的冲击，延长电机的使用寿命。例如，使用S型速度规划可以避免梯形速度曲线在加速度阶段与匀速阶段的衔接处存在的突变情况，从而改善电机的动态响应。
作用2、优化动态特性：速度规划可以优化电机的动态性能。在自动化控制系统中，电机需要频繁地启动、停止和变速。通过合理的速度规划，可以使电机在这些过程中更加快速地达到目标速度，从而提高系统的整体效率。同时，速度规划还可以减小电机的启动电流，降低能耗。
二、S型速度规划验证
在工业控制领域中，特别是在对运动平稳性要求较高的应用场景中，如高精度机床、机器人、自动化生产线等，S型速度规划方法得到了广泛应用。该方法旨在克服梯形速度曲线加速度不连续的问题，通过实现加速度的平滑过渡，减小机械系统的冲击与振动，提高系统的运动性能和控制精度。
2.1 实现原理
S型速度曲线的实现原理主要是通过加速度的连续变化实现速度的平滑过渡。具体来说，S型曲线通常包括以下几个阶段：
1、加加速阶段：加速度逐渐增加，速度以递增的速率增加；
2、匀加速阶段：加速度保持不变，速度以恒定的速率增加；
3、减加速阶段：加速度逐渐减小，速度以递减的速率增加，直至达到最大速度；
4、匀速阶段：速度保持不变；
5、加减速阶段:加速度逐渐增加但方向为负，速度以递减的速率减小；
6、匀减速阶段：加速度保持不变但方向为负，速度以恒定的速率减小；
7、减减速阶段：加速度逐渐减小至零，速度以递减的速度减小，直至停止。
2.2 实现过程
下面给出以级数形式写出的S型（七段式）速度规划的实现，具体的推导过程参考《面对级数式S型速度规划算法研究》：
2.3 MATLAB和CCS代码实现
图（2.1）和（2.2）是S型速度规划在MATLAB和CCS工程中实现的部分代码和调用的过程，对参考速度的轨迹上升、下降起到规划作用。
图2.1 S型速度规划在MATLAB中实现
图2.2 S型速度规划在CCS中实现及速度环PI调节器中调用
2.4 仿真验证
图2.3 阶跃信号给定
图2.4 S型速度规划给定
三、问题讨论
3.1 可以讨论一下，S型速度规划应用在什么实际场合？调试经验？
来源：浅谈电机控制
