⼀⽂教你快速搞懂FOCrampfunction 斜坡函数的作⽤和实现⽂章⽬录
定义
x (t )=0，t <0
At ,t ≥0x(t)={0，t <0At,t ≥0
其中A 为增益，相当于给定⼀个速度，在时间 [0,t ][0,t]期间内，按照A 作为加速度，匀加速或者匀减速到速度给定值 v ref vref 如上图所⽰，这种函数就相当于控制系统中均速变换的位置信号，在三环控制的位置中，相当于这样⼀个过程;
设定最终的位置量为x (t 0)x(t0)；系统按照A 的速度进⾏均匀的位置变换，A =dx dt A =dtdx ；
最终到达 t 0t0 时刻，系统到达设定的位置x (t 0)x(t0)；
同样的，也适⽤于速度环，对于不同的被控对象，增益A A 的物理意义也不同，但是斜坡函数的最终⽬的就是让输⼊信号变得更加平缓，减少系统超调，从⽽优化系统的时间响应。
进⾏离散化
将⽅程进⾏离散化，按照 △T △T 的时间采样，那么可以将输⼊离散化：
x (i )=0，i <0
Ai ,i ≥0x(i)={0，i <0Ai,i ≥0程序的实现⾸先这⾥简单讲⼀下斜坡函数实现的思路：采样时间，需要根据采样时间对系统进⾏离散；
当前值，系统当前状态被控量的值，即 x (i )x(i)；
⽬标值，系统最终期望到达的值，即x (i 0)x(i0)；延迟时间，系统到达⽬标值所需要的时间；
步数，系统达到⽬标值的步数，通常为 i =t delay
△T i =△T t delay ；斜率，斜率为 X target −X inital
step stepXtarget −Xinital ，也就是每⼀步需要增加的值，最终⼀步⼀步增加到⽬标值；通常在实际控制系统中，在定时器中断或者事件函数中，需要根据系统当前值，⽬标值，和延迟时间进⾏⼀次计算，得到斜坡函数需要执⾏的步数和斜坡函数的斜率。
下⾯⽤matlab 先⽤模拟⼀下斜坡函数的⽣成，另外实际测试了⼀下C 语⾔在实际硬件上的运⾏情况。
matlab 程序
以下程序模拟了采样时间为1，并且在delay 时间（delay 为sample_time 的整数倍）之后最终到达target ，具体程序如下所⽰；function ramp_func()
%采样时间为1
sample_time = 1;
current = 0;
%到达⽬标值期望的时间
delay = 10;
%需要步数
step = delay/sample_time;
fprintf('step:%d\n',step);
%⽬标值
target = 20;{{
inc_dec = (target - current)/step;
output = 1:1:step;
i=1;
while i <= step
output(i) = current + inc_dec;
current = output(i);
fprintf('output(%d):%d\n',i,output(i));
fprintf作用i = i+1;
end
plot(output);
end
最终的运⾏结果如下；
C语⾔程序
下⾯是⼀个速度的斜坡函数，相关参数封装到speed_ramp_mod中，具体如下所⽰；struct speed_ramp_mod{
int16_t target_val;  //⽬标参考值
int16_t present_ref; //当前参考值
int16_t step_val;  //当前参考值到⽬标参考值所需要的步数
int16_t inc_val;  //步长/斜率
int16_t freq_hz;  //速度环频率
};
typedef struct speed_ramp_mod speed_ramp_mod_t;
speed_ramp_mod_t user_ramp = {
.target_val = 0,  //⽬标参考值
.present_ref = 0,  //当前参考值
.step_val = 0,    //当前参考值到⽬标参考值所需要的步数
.inc_val = 0,    //步长
.freq_hz = RAMP_SPEED_FREQ //速度采样频率
};
int16_t speed_ramp_calc(speed_ramp_mod_t *p){
int32_t ref;
ref = p->present_ref;
if(p->step_val > 1){
ref += p->inc_val;
p->step_val--;
}else if(p->step_val == 1){
ref = p->target_val;
p->step_val = 0;
}else{
/**
Do Nothing
*/
}
p->present_ref = ref;
return ref;
}
uint8_t speed_ramp_exec(speed_ramp_mod_t *p,int16_t target_val,int16_t durationms){
int32_t inc = 0;
int16_t ref = 0;
ref = p->present_ref;
if(durationms == 0){
p->step_val = 0;
p->inc_val = 0;
p->present_ref = target_val;
}else{
p->target_val = target_val;
//计算步长度
p->step_val = (int32_t)durationms*p->freq_hz / 1000;
p->inc_val = (p->target_val - ref)/p->step_val;
}
}
uint8_t speed_ramp_completed(speed_ramp_mod_t *p){
uint8_t retval = 0;
if(p->step_val == 0){
retval = 1;
}
}
void speed_ramp_stop(speed_ramp_mod_t *p){
p->step_val = 0;
p->inc_val = 0;
}
下⾯是测试程序，可以将程序放到定时器中进⾏周期性执⾏；int16_t spd_ref = 0;
int16_t speed_ramp_ref = 0;
int16_t rpm_speed_set = 0;
void test(void){
if(speed_ramp_completed(&user_ramp)){
speed_ramp_exec(&user_ramp,rpm_speed_set,USER_RAMP_DELAY); }
speed_ramp_ref = speed_ramp_calc(&user_ramp);
printf("%d\r\n", speed_ramp_ref);
}
最终给定的速度曲线和实际的速度采样曲线如下图所⽰；