切纸机推纸器高速定位运动加减速控制方法技术

本发明专利技术涉及一种针对切纸机推纸器高速定位运动的加减速控制方法，当被控运动物体位移量较大时，采用抛物线Ｓ形加减速控制，分为加加速段（Ｔ↓［１］）、线性加速段（Ｔ↓［２］）、减加速段（Ｔ↓［３］）、匀速段（Ｔ↓［４］）、加减速段（Ｔ↓［５］）、线性减速段（Ｔ↓［６］）、减减速段（Ｔ↓［７］），各相邻段速度控制曲线光滑连接；当被控运动物体小位移运动时，采用半正弦加减速控制。本方法根据被控运动物体位移量的大小自动选择加减速控制策略，可在不同位移范围内实现切纸机推纸器的快速准确定位，同时可以完全消除或显著减小切纸机推纸器高速定位过程中的加速度冲击，并且计算简单，有利于提高数控系统的运算速度。

High speed positioning movement acceleration and deceleration control method for paper cutter of paper cutting machine

The invention relates to a paper cutting machine for high speed positioning paper motion acceleration and deceleration control method, when the controlled object displacement is large, the parabolic S shape acceleration and deceleration control, divided into accelerated segment (T: 1), linear acceleration (T: 2), reduced acceleration (T: 3), the uniform section (T: 4), deceleration section (T: 5), linear deceleration (T: 6), slow down period (T: 7), the speed control curve of smooth connection between adjacent segments; when the controlled object small displacement, the half sine acceleration and deceleration control. The automatic selection method and deceleration control strategy according to the controlled motion displacement of object size, can achieve fast and accurate positioning of paper cutter paper pusher in different displacement range, and can completely eliminate or significantly reduce the high-speed positioning paper cutting machine in the process of pushing impact acceleration, and the calculation is simple, is conducive to the improvement of CNC system the speed of operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高速定位运动物体的加减速控制方法，特别是涉及一 种数控切纸机推纸器高速定位运动的快节拍点位运动的加减速控制方法。
技术介绍
进入本世纪以后，印刷业飞速发展，做为印后处理重要设备的切纸机 行业也逐渐壮大起来。目前，我国的切纸机厂家已发展到数十家，人们对 切纸机数控系统的定位精度和速度的要求越来越高。切纸机推纸器的运动 大多是快速点位运动，速度往往要比轮廓控制高得多，而且运动的距离大 小不一，因此切纸机数控系统大多数时候都在处理小位移、快节拍的定位。如何进行加减速控制是提高切纸机推纸器高速定位运动控制系统定位精 度、定位速度的关键，也是决定切纸机推纸器高速定位运动工作效率的最 主要因素。在以往的点位控制系统中，大多采用梯形加减速控制或指数加减速控 制。这两种加减速控制算法从计算的角度来说比较简单，但是梯形加减速 控制中加速度对时间的函数不是连续函数，在加减速开始和终止位置有加 速度突变，产生柔性冲击，影响电机和机械系统的使用寿命,仅适用于控制速度较慢且对升降速过程要求不高的场合；指数加减速控制平滑性比梯形 加减速控制好，只在加减速开始时有加速度突变，但是定位时间较长，只 能用于响应速度要求不高的场合，不能满足对切纸机推纸器高速定位运动 加减速控制的快速定位要求。s形加减速在任何一点的速度和加速度都是连续变化的，避免了柔性沖 击。运动过程中速度平滑性好、精度高，可以大幅度提高电机和机械系统 的使用寿命。但是由于算法复杂，计算量大，适用于控制系统处理速度较 快且对加减速过程要求较高的场合。根据构成s形加减速控制曲线中曲线类型的不同，s形加减速控制可分 '为三类， 一类是正/余弦s形加减速控制， 一类是抛物线s形加减速控制， 一类是样条s形加减速控制。与前两种s形加减速控制方法相比，样条s 形加减速适合于轮廓控制精度要求很高的场合，但是算法也最为复杂，运 算量非常大。正/余弦函数连续可导，因此正/余弦s形加减速控制精度较高，但对于减速点和最佳速度的计算比较复杂，会对控制速度有一定影响。 抛物线S形加减速控制计算简单，且能够满足加速连续性，比较适用于高 速点位运动控制。尽管在较大位移时，抛物线S形加减速控制效果很好，但对于切纸机推纸器小位移、高节拍时定位的加减速控制而言，抛物线s 形加减速控制计算复杂，时间过长，效果不够理想。为此，对高速定位运 动数控系统提出一种既能满足大位移、快节拍点位运动，又能满足小位移、 快节拍点位运动的高精度加减速控制方法，对提高切纸机推纸器高速定位 运动的定位速度和精度具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种针对切纸机推纸器高速定位运动快节拍点 位运动的数控加减速控制方法，所要解决的技术问题是使其对切纸机推纸 器高速定位运动不仅能实现大位移快节拍的高速、高精度点位运动，而且 能实现小位移、快节拍的高速、高精度点位运动。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依 据本专利技术提出的，当切纸机推纸器位移量较大时，定位运动釆用S形加减速控制；当切纸机推纸器在小 位移时，定位运动采用半正弦加减速控制。本专利技术的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步 实现前述的，其中所述的S形 加减速控制包括以下步骤从切纸机推纸器静止状态开始，按照加加速段加速度正向逐渐增大的 速度曲线控制切纸机推纸器的运动速度；按照线性加速段加速度不变的速度曲线控制切纸机推纸器的运动速度；按照减加速段加速度正向逐渐减小的速度曲线控制切纸机推纸器的运 动速度,直至切纸机推纸器的运动速度达到设定最高速度；按照匀速段加速度为0的速度曲线控制切纸机推纸器的运动速度； 按照加减速段加速度反向逐渐增大的速度曲线控制切纸机推纸器的运 动速度；按照线性减速段加速度不变的速度曲线控制切纸机推纸器的运动速度；按照减减速段加速度反向逐渐减小的速度曲线控制切纸机推纸器的运动速度，直至切纸机推纸器的运动速度降到0 ; 每相邻的两段速度曲线之间光滑连接。前述的，其中所述的加加 速段速度曲线、减加速段速度曲线、加减速段速度曲线和减减速段速度曲 线为抛物线。前述的，其中所述的设定 最高速度由切纸机推纸器的驱动系统所决定。前述的，其中所述的半正 弦加减速控制包括以下步骤从切纸机推纸器静止状态开始，按照半正弦加速段加速度从最大正向 加速度正向逐渐减小的半正弦加速曲线控制切纸机推纸器的运动速度，直至 切纸机推纸器的运动速度达到最佳速度；'当切纸机推纸器达到最佳速度时，按照半正弦减速段加速度从最大反 向加速度反向逐渐减小的半正弦减速曲线控制切纸机推纸器的运动速度， 直至切纸机推纸器的运动速度降到0 。前述的，其中所述的半正 弦加速段时间常数与半正弦减速段时间常数相等。前述的，其中所述的丰正 弦加减速控制的最大加速度由切纸机推纸器伺服系统的动态特性决定。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案， 本专利技术的主要
技术实现思路
为本专利技术的，当切纸机推纸 器位移量较大时，定位运动采用抛物线S形加减速控制，加减速控制曲线 由光滑连接的加加速段、线性加速段、减加速段、匀速段、加减速段、线 性减速段、减减速段构成；当在小位移运动时，切纸机推纸器最佳速度小 于设定最大速度，定位运动采用半正弦加减速控制，加减速控制曲线由时 间常数相等的半正弦加速段和半正弦减速段构成，根据切纸机推纸器伺服 系统性能确定半正弦加减速控制的最大加速度，则最佳速度和减速点可以 很容易由最大加速度和时间常数决定。与现有的高速定位运动加减速控制方法相比，本专利技术的切纸机推纸器 高速定位运动力。减速控制方法具有下述优点1、 能够根据位移量的大小自动地选择加减速控制策略，实现不同情况 下的快速准确定位，对于切纸机推纸器的位移量具有宽范围的适用性。2、 在切纸机推纸器大位移时，采用抛物线型S形加减速控制方法，在无柔性冲击的前提下最大限度地提高定位速度，缩短定位时间，并且计算 简单。3、在切纸机推纸器小位移时，采用高阶导数连续的正弦曲线构成加减 速曲线，减少了高速定位过程中的冲击；采用相同的加速和减速时间，简 化了计算，提高了运算速度。上述说明仅是本专利技术的一 般性介绍，为了能够更清楚了解本专利技术的技术实质，而可依照本说明书的 内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述目的和优点能够更加明显易懂， 以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术所使用的抛 物线S形加减速控制曲线，图中TVS形速度控制加加速段；1:加加速段速度曲线；T2:S形速度控制线性加速段；2:线性加速段速度曲线;T3:S形速度控制减加速段；3:减加速段速度曲线；T4:S形速度控制匀速段；4:匀速段速度曲线；T5:S形速度控制加减速段；5:加减速段速度曲线；T6:S形速度控制线性减速段；6:线性减速段速度曲线;T7:S形速度控制减减速段；7:减减速段速度曲线；V0:设定最高速度；Tj:减速点。图2是本专利技术所使用的半 正弦加减速控制曲线，图中Tsl:半正弦速度控制加速段； SI:半正弦加速曲线； Ts2:半正弦速度控制减速段； S2:半正弦减速曲线； Vsj:最佳速度； Tsj:减速点。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的 较佳实施例作进一步详细说明。对于切纸机推纸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切纸机推纸器高速定位运动加减速控制方法，其特征在于：当切纸机推纸器位移量较大时，定位运动采用Ｓ形加减速控制；当切纸机推纸器在小位移时，定位运动采用半正弦加减速控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅雪松，陶涛，姜歌东，孙挪刚，陶峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[]