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【SimpleFOC】SimpleFOC的运动规划器(Motion Planner)和梯形速度规划

news 2026/6/10 23:13:12

SimpleFOC 在位置（角度）模式时，达到目标位置过程中，是默认开启平滑转动的效果的。

SimpleFOC 的平滑转动是通过运动规划器(Motion Planner)实现的，而不是瞬间跳到目标位置。

运动规划器的工作原理

1. 默认的梯形速度规划

// SimpleFOC 内部自动生成的平滑运动轨迹
void loop() {motor.loopFOC();          // 执行FOC控制motor.move(target_position); // 这里包含运动规划！
}

2. 运动规划参数配置

void setup() {// ... 其他初始化代码 ...// 配置运动规划器 - 实现平滑转动的关键！motor.PID_velocity.P = 0.2;    // 速度环P增益motor.PID_velocity.I = 2;      // 速度环I增益motor.LPF_velocity.Tf = 0.01;  // 速度滤波时间常数// 运动规划器参数motor.velocity_limit = 10.0;     // 最大速度 (rad/s)motor.acceleration_limit = 50.0; // 最大加速度 (rad/s²)motor.jerk_limit = 100.0;        // 加加速度限制 (rad/s³)
}

3. 平滑运动的三阶段

当执行 motor.move(6*_PI) 时：

阶段1：加速阶段

// 内部计算示例
current_velocity += acceleration * dt;  // 逐渐加速
current_position += current_velocity * dt;

阶段2：匀速阶段

// 保持最大允许速度
current_velocity = velocity_limit;

阶段3：减速阶段

// 逐渐减速到目标位置
float distance_to_target = target_position - current_position;
if (distance_to_target < braking_distance) {current_velocity -= acceleration * dt;  // 平滑减速
}

4. 可视化运动曲线

速度 (rad/s)▲│        *********│      **         **│    **             **│  **                 **│**                     **└─────────────────────────▶ 时间加速  匀速   减速

5. 自定义更平滑的运动

// 如果想要更平滑的运动，可以降低限制值
void setup() {// 更温和的运动参数motor.velocity_limit = 5.0;      // 降低最大速度motor.acceleration_limit = 10.0; // 降低加速度motor.jerk_limit = 20.0;         // 降低加加速度
}

6. 实时监控运动状态

void loop() {motor.loopFOC();motor.move(target_position);// 监控运动状态Serial.print("目标: ");Serial.print(target_position);Serial.print(" | 实际: ");Serial.print(motor.shaft_angle);Serial.print(" | 速度: ");Serial.println(motor.shaft_velocity);
}