一种设备动作的控制和定位方法技术

本发明专利技术公开了一种设备动作的控制和定位方法，所述方法首先设定设备的最大速度、定位速度、加速时的加速度、减速时的加速度、制动加速度和定位偏差，然后在设备控制器的每个扫描周期内，根据设备需要运动的距离，利用匀变速直线运动中位移与速度的关系式计算出由最大速度和定位速度限幅的计算设定速度，再通过比较实时设定速度与计算设定速度的大小，控制设备以加速时的加速度、恒速或减速时的加速度运行，直至设备的实测位置与目标位置的差小于定位偏差，最后使设备以制动加速度减速运行至停止。本发明专利技术可使设备按设定的加速度斜坡动作，不仅能确保设备平稳运行，延长设备寿命，而且可减少惯性对定位造成的影响，大大提高了设备定位精度。

A Method of Control and Location of Equipment Action

The invention discloses a method for controlling and positioning the action of equipment. The method first sets the maximum speed, positioning speed, acceleration at acceleration, acceleration at deceleration, braking acceleration and positioning deviation of equipment, and then utilizes the relationship between displacement and velocity in uniform linear motion according to the distance of equipment movement during each scanning period of equipment controller. The formula calculates the setting speed by calculating the maximum speed and the location speed limit. Then, by comparing the real-time setting speed and calculating the setting speed, the acceleration operation of the equipment at acceleration, constant speed or deceleration is controlled until the difference between the measured position and the target position of the equipment is less than the positioning deviation. Finally, the equipment is decelerated to stop by braking acceleration. The device can make the device act on the set acceleration ramp, which can not only ensure the smooth operation of the equipment, prolong the service life of the equipment, but also reduce the influence of inertia on the positioning, and greatly improve the positioning accuracy of the equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种设备动作的控制和定位方法
本专利技术涉及一种对移动设备的运动过程进行控制并使之准确定位的方法，属于控制

技术介绍
设备(或设备的某个部件)都是沿一定的运动轨迹移动的，对这些设备进行控制时，通常以设备移动距离为设定值，以实测距离为反馈值，用PID模块控制设备的输出速度设定值，当设备到达设定位置时将速度设定为零。这种设备按变加速度启动或停止的控制方法，以位置控制为绝对目标，加速度在控制过程中不断改变，而实际设备存在一定的惯性，尤其当设备为运载设备时，会造成所载物体的相对运动，必然导致设备负荷陡增陡降，影响设备使用寿命，而且定位精度受设备惯性的影响较大。为了提高定位精度，有些设备在接近目标位置时提前对速度进行修正，但速度的突然波动仍然会使设备产生震荡，无法确保设备平稳运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种设备动作的控制和定位方法，以确保设备平稳运行，提高设备的定位精度。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种设备动作的控制和定位方法，所述方法首先设定设备的最大速度、定位速度、加速时的加速度、减速时的加速度、制动加速度和定位偏差，然后在设备控制器的每个扫描周期内，根据设备需要运动的距离，利用匀变速直线运动中位移与速度的关系式计算出由最大速度和定位速度限幅的计算设定速度，再通过比较实时设定速度与计算设定速度的大小，控制设备以加速时的加速度、恒速或减速时的加速度运行，直至设备的实测位置与目标位置的差小于定位偏差，最后使设备以制动加速度减速运行至停止。上述设备动作的控制和定位方法，所述方法包括以下步骤：a.根据被控设备的特点设定设备的最大速度Vmax、定位速度Vmin、加速时的加速度aacc、减速时的加速度adec、制动加速度和定位偏差area；b.识别启动命令，用设定位置值减实际位置值，得到设备需要移动的距离S和移动方向；c.获取计算设定速度Set_speed：如果Set_speed＞Vmax，将Set_speed的值改为Vmax；如果Vmin≤Set_speed≤Vmax，Set_speed的值维持不变；如果Set_speed＜Vmin，则将Set_speed的值改为Vmin；d.通过比较实时设定速度与计算设定速度的大小，控制设备的运行：如果实时设定速度小于计算设定速度，本扫描周期Tscan内实时设定速度增加一个增量aacc·Tscan，设备以加速时的加速度运行；如果实时设定速度等于计算设定速度，本扫描周期Tscan内实时设定速度不变，设备以恒速运行；如果实时设定速度大于计算设定速度，本扫描周期Tscan内实时设定速度减少一个增量adec·Tscan，设备以减速时的加速度运行；e.在设备运行过程中，设备控制器对设备的位置进行实时监测，当设备的实测位置与目标位置的差小于定位偏差时，本扫描周期Tscan内实时设定速度减少一个增量alt＝制动加速度·Tscan，使设备以制动加速度减速运行，待计算出的计算设定速度不大于零时将实时设定速度和计算设定速度赋零赋零，定位结束。上述设备动作的控制和定位方法，为提高设备定位精度，设置一个稳定时间，当计算设定速度赋零时开始累积时间，如果累积时间大于稳定时间且设备的实测位置与目标位置的差仍小于定位偏差，则定位结束；否则重新启动定位。上述设备动作的控制和定位方法，所述加速时的加速度aacc和减速时的加速度adec由下式确定：式中Tacc为设定的加速时间；Tdec为设定的减速时间。本专利技术可使被控移动设备按设定的加速度斜坡动作并以定位速度驱动设备逼近目标位置，不仅能有效避免设备产生震荡，确保设备平稳运行，延长设备使用寿命，而且可减少设备惯性对定位造成的不良影响，大大提高了设备的定位精度。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是设备动作方向判断及到位后位置偏移的处理控制流程图；图2是设定速度控制及定位完成判断流程图；图3是设备长距离移动时速度随时间变化的曲线；图4是与图3相对应的设备位置随时间变化的曲线；图5是设备短距离移动时速度随时间变化的曲线；图6是与图5相对应的设备位置随时间变化的曲线；图7是稳定时间过后重新启动定位时速度随时间变化的曲线；图8是与图7相对应的设备位置随时间变化的曲线。图中和文中各符号如下：Starcmd：启动设备定位；Setpoint：设备定位位置(即目标位置)；Actpoint：设备实际位置(即实测位置)；S：设备需要运动的距离；area：定位偏差；Dir_Fwd：向前方行走；Dir_Bwd：向后方行走；Follow_up：设备停止时位置偏差超过Area自动回原位功能；S：设备需要运动的距离；aacc：加速时的加速度；adec：减速时的加速度；Vmax：最大速度；Vmin：定位速度；Tacc：加速时间；Tdec：减速时间；Tscan：PLC一个扫描周期时间；Vscan：一个PLC扫描周期的速度增量；Vactual：实时设定速度；Set_speed：计算设定速度；area：定位偏差；alt：由制动加速度计算出的一个扫描周期的速度减少量。具体实施方式本专利技术提供了一种设备动作的控制和定位方法，该方法通过设定最大速度，定位速度，加速时间，减速时间，制动加速度，计算加速减速过程中的加速度，使设备以计算的加速度斜坡动作；在调试时只需根据设备性能选择合适的最大速度、定位速度、制动加速度、加速减速时间即可，调试简单；在生产过程中也可以在一定范围内修改这些参数迎合生产节奏。本方法以定位速度驱动设备逼近目标位置，根据不同设备特点可以设定不同的定位速度，以适应不同性能设备需求，且定位精度高。如果是反应不太灵敏、动作速度慢的液压驱动设备，可以将定位速度设大些(若以计算斜坡逼近设定位置，在靠近设定位置时给定速度太小可能不动作，到达不了设定位置)，如果是反应灵敏的电机驱动设备，可将定位速度设小些。本方法包括设备动作方向判断、到位后位置偏移的处理、设定速度控制，定位完成判断。设备动作方向判断，到位后位置偏移的处理主要包含如下步骤：1.1识别启动命令，用设定位置值减实际位置值得出设备需要移动的距离S(每个PLC扫描周期都要计算一次，S随设备的移动而减小)。1.2如S绝对值大于设定的定位完成时设备位置和设定位置的偏差(定位偏差),根据S的正负确定设备需要移动的方向，以实时设定速度驱动设备移动。1.3如在设备到达设定位置后，由于某种原因偏离设定位置(设备位置和设定位置的偏差大于定位偏差)则重新启动定位功能。设定速度控制，定位完成判断主要包含如下步骤：1.1设定设备最大速度、定位速度、加速时间、减速时间、制动加速度，计算加速、减速时加速度。1.2匀变速直线运动中位移与速度的关系式2as＝Vt2-V02,其中a为加速度，s为物体移动的距离，V0为物体的起始速度，Vt为t时刻物体的速度，如果V0＝0，则本方法就是利用这一表达式来得到计算设定速度的，在设备控制器的每个扫描周期内都要重新计算s，即s为实时变化数，随设备向设定位置移动而减小。1.3设备启动定位时，其计算设定速度为Set_speed，adec为减速时的加速度，如果Set_speed大于设定的最大速度则设定速度改为最大速度，如Set_speed大于等于设定的定位速度且小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备动作的控制和定位方法，其特征是，所述方法首先设定设备的最大速度、定位速度、加速时的加速度、减速时的加速度、制动加速度和定位偏差，然后在设备控制器的每个扫描周期内，根据设备需要运动的距离，利用匀变速直线运动中位移与速度的关系式计算出由最大速度和定位速度限幅的计算设定速度，再通过比较实时设定速度与计算设定速度的大小，控制设备以加速时的加速度、恒速或减速时的加速度运行，直至设备的实测位置与目标位置的差小于定位偏差，最后使设备以制动加速度减速运行至停止。

【技术特征摘要】
1.一种设备动作的控制和定位方法，其特征是，所述方法首先设定设备的最大速度、定位速度、加速时的加速度、减速时的加速度、制动加速度和定位偏差，然后在设备控制器的每个扫描周期内，根据设备需要运动的距离，利用匀变速直线运动中位移与速度的关系式计算出由最大速度和定位速度限幅的计算设定速度，再通过比较实时设定速度与计算设定速度的大小，控制设备以加速时的加速度、恒速或减速时的加速度运行，直至设备的实测位置与目标位置的差小于定位偏差，最后使设备以制动加速度减速运行至停止。2.根据权利要求1所述的一种设备动作的控制和定位方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.根据被控设备的特点设定设备的最大速度Vmax、定位速度Vmin、加速时的加速度aacc、减速时的加速度adec、制动加速度和定位偏差area；b.识别启动命令，用设定位置值减实际位置值，得到设备需要移动的距离S和移动方向；c.获取计算设定速度Set_speed：Set_speed=如果Set_speed＞Vmax，将Set_speed的值改为Vmax；如果Vmin≤Set_speed≤Vmax，Set_speed的值维持不变；如果Set_speed＜Vmin，则将Set_speed的值改为Vmin；d.通过比较实时设定速...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亚东，佟明飞，齐大朝，王立平，刘翠红，孟德聪，范学广，王令，焦连辉，
申请(专利权)人：唐山钢铁集团微尔自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13