【技术实现步骤摘要】
多模式多类型非对称S型柔性速度曲线双向快速规划方法
[0001]本专利技术属于运动控制系统
,具体涉及一种多模式多类型非对称S型柔性速度曲线双向快速规划方法。
技术介绍
[0002]制造业是国民经济的主体。而工业控制即工业自动化是高端装备制造业的支柱产业,其中,可编程逻辑控制器(PLC)是现代工业自动化的三大支柱之一,给各种自动化控制设备提供更高效、更高速、更灵活、更可靠的控制,在冶金、石油化工、电力、交通运输、机械制造、环保等行业有着广泛的应用。现代PLC集成运动控制功能模块,主要应用于数控机床、机器人、包装、造纸、光伏、锂电、3C等行业。在实际加工制造中,通过对设备驱动轴的进给速度进行加减速控制来避免和减小设备在启停时产生冲击、振动,以提高加工精度和产品质量。因此,满足高速、高效、高灵活、高精度要求的柔性加减速控制是现代高性能运动控制系统的核心技术之一。传统的直线和指数型加减速控制方法虽实现简单,但加减速过程中,加速度存在突变,由于加速度的不连续性,故存在较大的柔性冲击,特别是高速运行以及一些惯性负载和弹性机构,会产生非期望的结果,这影响产品的加工精度以及设备自身的使用寿命,仅适用于对控制精度要求不高的中低端场合。为了保证设备在加减速过程中加速度的连续性,减小系统的柔性冲击,提升加工精度,满足高速、高精度的控制要求,通常采用S型柔性加减速控制方法。
[0003]常用的S型柔性加减速方法主要有基于三角函数的加减速控制、基于多项式的加减速控制和七段式加减速控制。中国专利[CN108287527B]公开了 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多模式多类型非对称S型柔性速度曲线双向快速规划方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.从模式一“时间单位”模式、模式二“运动单位”模式和模式三“最大值百分比”模式中选定规划模式,并给定相应的初始参数条件;S2.进行绝对式运动和增量式运动的运动类型选择,根据所选的运动类型计算目标规划位置S
p
;S3.对运动方向进行处理,实现正、负双向曲线规划;S4.根据初速度V
s
与末速度V
e
的大小关系,判断是否可以进行S曲线规划,若不满足S曲线规划条件,则进行单加或单减速特殊曲线规划,随后执行S7;S5.若S4中满足S曲线规划条件,进行S曲线规划;S6.判断是否存在匀速段后,分类进行相应始末运动规划参数的计算;S7.根据目标规划位置S
p
的正负进行运动规划参数的符号转换处理;S8.将得到的各分段始末运动规划参数及分段规划时间通过控制周期进行曲线离散插补输出。2.根据权利要求1所述的多模式多类型非对称S型柔性速度曲线双向快速规划方法,其特征在于,所述步骤S1中包括:若选择模式一“时间单位”模式,初始参数条件为目标位置S
t
、初速度V
s
、末速度V
e
、最大速度V
max
、加速时间T
a
、减速时间T
d
,其中,V
max
、T
a
、T
d 始终为大于0的实数;若选择模式二“运动单位”模式,初始参数条件为目标位置S
t
、初速度V
s
、末速度V
e
、最大速度V
max
、最大加速度A
max
、最大减速度D
max
,其中,V
max
、A
max
、D
max 始终为大于0的实数;若选择模式三“最大值百分比”模式,初始参数条件为目标位置S
t
、初速度V
s
、末速度V
e
、最大速度V
max
、加速最大值百分比X%、减速最大值百分比Y%,其中,V
max
、X、Y始终为大于0的实数。3.根据权利要求1所述的多模式多类型非对称S型柔性速度曲线双向快速规划方法,其特征在于,所述步骤S2中,根据所选的运动类型计算目标规划位置S
p
,设目标位置为S
t
,S
c
为系统当前的位置;若选择绝对式运动,则目标规划位置;若选择增量式运动,则目标规划位置S
p
=S
t
;其中,当前位置S
c
为系统开机后位置的累加,表达式如下:,m=1,2,3
…
为正整数;所述步骤S3中,对运动方向进行处理,具体如下:若目标规划位置S
p
小于0,即运行方向为负向,则将S
p
、V
s
、V
e
进行转换,归一成正向进行曲线规划,具体如下:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)得:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。
4.根据权利要求2所述的多模式多类型非对称S型柔性速度曲线双向快速规划方法,其特征在于,所述步骤S4包括:若选择模式一“时间单位”模式,具体如下:若V
s
<V
e,
,则单加速段位移S
a0
的计算表达式为:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)若S
p
>S
a0
,则S曲线轨迹规划可行;若S
p
≤S
a0
,则需要根据S
p
将T
a
修正为T
a0
,根据式(9)进行单段加速特殊曲线规划,T
a0
修正表达式为:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)若V
s
=V
e
,不存在单加速段或单减速段的情况,始终满足S曲线规划的条件;若V
s
>V
e
,则单减速段位移S
d0
的计算表达式为:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)若S
p
> S
d0
,则S曲线轨迹规划可行,若S
p
≤S
d0
,则需要根据S
p
将T
d
修正为T
d0
,根据式(11)进行单段减速特殊曲线规划,T
d0
修正表达式为:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11);若选择模式二“运动单位”模式或模式三“最大值百分比”模式,具体如下:若V
s
<V
e
,单加速段位移S
a0
的计算表达式为:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(33)若S
p
>S
a0
,则S曲线轨迹规划可行;若S
p
≤S
a0
,则需要根据S
p
对A
pmax
进行修正,并计算单段加速时间T
a0
,根据式(34)、式(35)进行单段加速特殊曲线规划,A
pmax
的修正表达式和T
a0
的计算表达式分别如下:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(34)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(35)若V
s
=V
e
,则不存在单加速段或单减速段的情况,始终满足S曲线规划的条件;若V
s
>V
e
,单减速段位移S
d0
的计算表达式如下:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(36)若S
p
>S
d0
,则S曲线轨迹规划可行;若S
p
≤S
d0
,则需要根据S
p
对D
pmax
进行修正,并计算单段减速时间T
d0
,根据式(37)、式(38)进行单段减速特殊曲线规划,D
pmax
的修正表达式和T
d0
的计算表达式分别如下:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(37)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(38)。5.根据权利要求2所述的多模式多类型非对称S型柔性速度曲线双向快速规划方法,其特征在于,所述步骤S5包括:设运动过程中实际速度最大值为V
lim
,匀速段的运行时间为T
u
;若选择模式一“时间单位”模式,首先假设V
lim
=V
max
,此时加速段位移的计算表达式和减速段位移的计算表达式分别如下:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)通过式(12)和(13)可得匀速段的运行时间T
u
的计算表达式如下:
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)若T
u
>0,则给定最大速度V
max
可达,上述的式(14)所求得时间参数可用于加速段、匀速段和减速段中各分段始末运动规划参数的计;若T
u
≤0,这表明实际运行速度最大值V
lim
小于V
max
,即V
lim
<V
max
;当V
...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴彬玉,陈元,高彬,赵磊,施源,
申请(专利权)人:英孚康浙江工业技术有限公司,
类型:发明
国别省市:
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