一种适用于极端应用条件的运动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于极端应用条件的运动控制方法，属于运动控制方法技术领域，解决了现有技术难以适应极端环境条件、控制精度差的问题。该运动控制方法包括根据用户输入的运动设定信息，获得运动控制系统中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；根据上述从站优先级和协调顺序、每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。

A motion control method for extreme application conditions

【技术实现步骤摘要】
一种适用于极端应用条件的运动控制方法
本专利技术涉及运动控制方法
，尤其涉及一种适用于极端应用条件的运动控制方法。
技术介绍
运动控制通常是指，在复杂条件下将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制。运动控制方法是控制电动机运行方式的方法，比如，通过行程开关控制交流接触器，实现电动机拖动物体向上运行达到指定位置后又向下运行，或者通过时间继电器控制电动机正反转或转一会停一会再转一会后停。运动控制方法在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，被称为通用运动控制。但当前运动控制方法难以适应极端环境条件，导致其引用范围不广。运动控制方法作为运动控制系统的关键，用于产生控制信号发送至相应从站(各伺服驱动器)控制执行相应操作。现有技术中，运动控制方法的控制精度受环境因素影响很大。目前，缺少一种可应用于高温、高湿热、霉菌、烟雾等极端条件的运动控制方法。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种适用于极端应用条件的运动控制方法，用以解决现有技术难以适应极端环境条件、控制精度差的问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种适用于极端应用条件的运动控制方法，包括如下步骤：根据接收到的用户输入的运动设定信息，获得运动控制系统中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；根据上述从站优先级和协调顺序以及每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。上述技术方案的有益效果如下：可通过一个主站同时对多个从站进行运动控制，运动控制方式多样，可同时实现不同的操作过程。通过主站发出的控制信号中包含的控制信息，从站能够精准地及时调整相应不规范动作，控制灵敏度高。由于通过控制信息可以及时修正动作异常，在一定程度上，适合应用于极端应用条件，例如高温、高湿热、霉菌、烟雾等环境。基于上述方法的进一步改进，每一从站的运动任务包括：伺服电机各从轴开始运动时刻、运动规则、运动时间、运动优先级和协调顺序：所述从站相应伺服电机的运动信息包括：从轴运动时间、从轴偏移角度、当前电压和电流、反馈周期、电机运动状态。上述进一步改进方案的有益效果是：将运动控制方法的每一从站的运动任务、从站相应伺服电机的运动信息分别进行进一步限定。根据用户输入的运动设定信息，将每一从站的运动任务分为了伺服电机各从轴开始运动时刻、运动规则、运动时间、运动优先级和协调顺序。由于对动作进行了精细化划分，并制定了调整规则，便于在系统异常时自动、快速调整执行动作的顺序，也便于开发者对其进行再次二次开发优化。进一步，所述根据运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，进一步包括如下步骤：获取伺服电机从轴在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at和上一时刻的瞬时加速度at-T；根据所述at和at-T判断瞬时加速度是否发生骤然变化，如果at-at-T大于预设值，判定发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件发生，否则，判定不发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件未发生。上述进一步改进方案的有益效果是：通过瞬时加速度计算公式可计算出当前时刻的瞬时加速度，进而可以进行是否发生极端条件的实时判断。经大量试验证明，上述判断方法较现有方法更加简单、准确、有效。并且，从站在各轴上均设置了伺服驱动器和伺服电机，用于分别控制各轴的运动，通过上述瞬时加速度可进一步判定各从轴是否受到极端条件的影响。进一步，所述调整电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态，进一步包括如下步骤：根据下面方程组获取加速度调控量am以及调控时间tm式中，t0为极端条件发生的时刻，a0为极端条件发生前的加速度，ax是极端条件发生时的加速度，tx是在极端条件发生后加速度回到a0的时刻，am是调控结束后的加速度；根据上述am、tm，控制极端条件发生时伺服电机从轴的瞬时加速度ax在tm-t0时间段内均匀变化到am，完成调控。上述进一步改进方案的有益效果是：根据上述公式计算得出的加速度调控量以及调控时间，经大量试验证明调控精确有效，对控制过程造成的影响能够降到最低，符合工业设计要求。进一步，获取从站伺服电机当前时刻从轴半径r、偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻系统时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻系统时间t-T、当前电压u和电流i、上一时刻的瞬时转速vt-T；通过下面公式获得瞬时加速度at式中，m是自然系数，T是采样周期。上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述公式可以精准地计算当前时刻从轴上伺服电机的瞬时加速度，再与上一次计算获得的瞬时加速度进行比较，可判定是否发生极端应用条件。进一步，获取各从站下一时刻的控制信息，进一步包括如下步骤；获取从站伺服电机运动轴的半径、当前时刻从轴偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻系统时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻系统时间t-T、当前电压u和电流i；通过下面公式获得当前时刻伺服电机的瞬时转速vt和瞬时加速度at其中式中，vt-T是上一时刻从轴的瞬时转速，m是自然系数，T是采样周期；将上述计算获得的当前时刻伺服电机的瞬时转速vt、瞬时加速度at与设定信息中的理论值vt'、at'比较，判断前后项是否一致；如果一致，判定从站伺服驱动器下一时刻的控制调整信息为维持运动状态不变；如果至少有一项不一致，根据二者差值vt-vt'或at-at'获得从站伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T、电压u和电流i调整信息。上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述公式可以精准地计算当前时刻从轴上伺服电机的瞬时转速和瞬时加速度，再与预期理论值(可以是上一次计算获得的瞬时转速和瞬时加速度)进行比较，若两者中的任一数值不一致，则说明实际运动发生了改变，需要在下一时刻(采集周期)对其运动进行控制调整，具体地，通过计算转速和加速度的偏差值做出相应调整。根据上述公式可以精准地计算下一周期各从轴偏移角度和电压、电流的调整信息，根据这些信息可以对从轴做出有效的运动控制，使其运动符合设计需求。进一步，所述从站相应伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T通过下面公式获得所述从站相应伺服驱动器下一时刻的电压ut+T和电流it+T通过下面公式获得上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述计算公式可精准地计算出下一时刻的从轴偏移角度αt+T、电压u和电流i调整信息，进而可以及时进行调控。经大量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，包括：/n根据接收到的用户输入的运动设定信息，获得运动控制系统中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；/n根据上述从站优先级和协调顺序以及每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；/n实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；/n获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，包括：
根据接收到的用户输入的运动设定信息，获得运动控制系统中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；
根据上述从站优先级和协调顺序以及每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；
实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；
获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。


2.根据权利要求1所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，每一从站的运动任务包括：伺服电机各从轴开始运动时刻、运动规则、运动时间、运动优先级和协调顺序；
所述从站相应伺服电机的运动信息包括：从轴运动时间、从轴偏移角度、当前电压和电流、反馈周期、电机运动状态。


3.根据权利要求2所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述根据运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，进一步包括如下步骤：
获取伺服电机从轴在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at和上一时刻的瞬时加速度at-T；
根据所述at和at-T判断瞬时加速度是否发生骤然变化，如果at-at-T大于预设值，判定发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件发生，否则，判定不发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件未发生。


4.根据权利要求1-3所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述调整电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态，进一步包括如下步骤：
根据下面方程组获取加速度调控量am以及调控时间tm



式中，t0为极端条件发生的时刻，a0为极端条件发生前的加速度，ax是极端条件发生时的加速度，tx是在极端条件发生后加速度回到a0的时刻，am是调控结束后的加速度；
根据上述am、tm，控制极端条件发生时伺服电机从轴的瞬时加速度ax在tm-t0时间段内均匀变化到am，完成调控。


5.根据权利要求4所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，通过下面步骤获取所述伺服电机从轴在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at：
获取从站伺服电机当前时刻从轴半径r、偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻系统时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻系统时间t-T、当前电压u和电流i、上一时刻的瞬时转速vt-T；
通过下面公式获得瞬时加速度at



式中，m是自然系数，T是采样周期。


6.根据权利要求1-5之一所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，刘雷，赵伟，陈海峰，冯俊威，刘毅珍，张文叶，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11