一种运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法和装置，通过对加速度和减速度为非对称的S曲线中，分开控制加速过程和减速过程，增强S曲线加减速控制方法的灵活性；并根据已知参数，判断加速度曲线类型再计算，从而避开迭代法等复杂的S曲线加减速计算，降低计算机消耗，提高运算效率；以及引入基于动力学限制的圆整方法，补偿S曲线加减速控制离散化处理过程中的精度损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及运动控制系统的加减速控制技术，特别是适用于通用运动控制器、数控系统和机器人控制系统非对称S曲线加减速控制技术。
技术介绍
加减速控制技术是运动控制系统插补技术中的一项极其重要的技术，是运动控制系统实现高速度高精度加工的关键技术。在运动控制系统中，为保证电动机在启动和停止时不产生冲击、失步和振荡，输入到驱动器的脉冲或者电压必须进行加减速控制。在电动机启动时，输入到电动机驱动器的脉冲频率或者电压必须逐渐增大，而当电动机减速停止时，输入到电动机驱动器的脉冲频率或者电压必须逐渐减小。目前，经常被使用的加减速控制方法是梯形加减速控制方法和S形加减速控制方法。梯形加减速控制方法实现简单，但是由于梯形加减速控制方法加速度不连续，在电机启动和加减速结束时加速度均存在突变,因此会产生很大的冲击,影响零件加工质量和机械设备的使用寿命。为使得加速度连续，常用的加减速控制方法是S形加减速控制方法。但是目前的非对称S形加减速控制方法存在以下三方面缺陷：(1)非对称只是起始速度和停止速度不相等，但是加速度和减速度仍然是相等的。加速度和减速度相等意味着加速过程和减速过程快慢不能分开控制，降低S形加减速控制方法灵活性；(2)加减速计算需要使用迭代法或二分法等数值分析方法，计算过程复杂，加大计算机消耗和降低计算效率；(3)由于计算机实现加减速必须把连续的数学公式离散化处理，因此必须把公式最后计算得到的时间量转化为插补周期的整数倍。但是对于起始速度和停止速度非对称、加速度和减速度也是非对称的S曲线，把时间量转化为插补周期的整数倍，目前的文献和技术资料还没有公开的转化方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法和装置，解决了加速度和减速度也是非对称时分别控制加速和减速的过程，并补偿S曲线加减速控制离散化处理过程中的精度损失的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法，包括以下处理过程：接收非对称S曲线的输入参数，所述输入参数至少包括：起始速度Vs、末速度Ve、最大理论速度Vm、S段时间Ts、加速时间Tacc、减速时间Tdec和路径长度S；根据所述输入参数计算所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax；根据所述输入参数以及所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax计算所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va；将所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7分别进行圆整处理，并根据圆整后的参数进行运动参数调整控制。优选的，所述根据所述输入参数计算所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax具体包括：所述的计算加速段最大加速度Amax为：所述的计算减速段最大减速度Dmax为：本专利技术还提供了微小线段动态前瞻控制装置，包括：运动参数接收模块，用于接收非对称S曲线的输入参数，所述输入参数至少包括：起始速度Vs、末速度Ve、最大理论速度Vm、S段时间Ts、加速时间Tacc、减速时间Tdec和路径长度S；第一计算模块，用于根据所述运动参数接收模块接收的输入参数计算所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax；第二计算模块，用于根据所述输入参数以及所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax计算所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va；圆整处理和调整模块，用于将所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7分别进行圆整处理，并根据圆整后的参数进行运动参数调整控制。本专利技术的有益效果：(1)增强了S曲线加减速控制方法的灵活性由于本专利技术非对称S曲线不但起始速度和停止速度是非对称的，加速度和减速度也是非对称的，从而使得加速过程和减速过程可以分开控制，增强非对称S曲线加减速控制方法的灵活性。(2)降低计算机消耗，提高运算效率本专利技术根据已知参数，判断加速度曲线类型，再以最高次为3次的方程就可以计算非对称S曲线，从而避开迭代法等复杂的S曲线加减速计算，降低计算机消耗，提高运算效率。(3)提高了加减速规划末速度精度和位移精度由于本专利技术引入基于动力学限制的圆整方法，补偿S曲线加减速控制离散化处理过程中的精度损失，从而可以提高加减速规划末速度精度和位移精度。附图说明图1是本专利技术非对称S曲线加减速控制方法总体流程图。具体实施方式以下结合实施例详细先介绍本专利技术非对称S曲线加减速控制的具体实现过程。本专利技术的主要专利技术构思是使得：(1)S曲线不但起始速度和停止速度是非对称的，加速度和减速度也是非对称的，从而使得加速过程和减速过程可以分开控制，增强S曲线加减速控制方法的灵活性；(2)根据已知参数，判断加速度曲线类型再计算，从而避开迭代法等复杂的S曲线加减速计算，降低计算机消耗，提高运算效率；(3)引入基于动力学限制的圆整方法，补偿S曲线加减速控制离散化处理过程中的精度损失。如图1所示，本专利技术的总体实现流程包括以下处理步骤：S1，运动控制系统接收到输入参数，包括：起始速度Vs、末速度Ve、最大理论速度Vm、S段时间Ts、加速时间Tacc、减速时间Tdec和路径长度S；S2，计算加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax；进一步还可以通过Amax和Dmax计算出加速段加加速度Ja和减速段加加速度Jd；S3，根据S1、S2中的参数值计算加加速段时间、匀加速段时间、加减速段时间、匀速段时间、减加速段时间、匀减速段时间、减减速段时间和最大实际速度；S4，圆整；将S3中计算得出的加加速段时间、匀加速段时间、加减速段时间、匀速段时间、减加速段时间、匀减速段时间、减减速段时间分别圆整为插补周期T的整数倍，并根据圆整后的参数进行运动参数调整控制。其中步骤S2中的计算过程具体方式为：加速段最大加速度Amax为：减速段段最大减速度Dmax为：加速段加加速度Ja为：减速段加加速度Jd为：上述步骤S3中计算加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va包括以下过程：S21，计算在最大实际速度Va等于最大理论速度Vm，且t1＝t3＝t5＝t7＝Ts条件下加速段长度SA和减速度长度SD；所述SA为：所述SD为：S22，计算满足以下条件时的加速段和减速段之和S1；所述的S1为：S23，计算满足以下条件时的加速段和减速段之和S2；所述的S2为：S2＝2VsTs+AmaxTs2+Ve2Ts+DmaxTs2S24，计算满足以下条件时的加速段和减速段之和S3；所述的S3为：S25，计算满足以下条件时的加速段和减速段之和S4；所述的S4为：S26，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法，其特征在于，包括以下处理过程：接收非对称S曲线的输入参数，所述输入参数至少包括：起始速度Vs、末速度Ve、最大理论速度Vm、S段时间Ts、加速时间Tacc、减速时间Tdec和路径长度S；根据所述输入参数计算所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax；根据所述输入参数以及所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax计算所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va；将所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7分别进行圆整处理，并根据圆整后的参数进行运动参数调整控制。

【技术特征摘要】
1.一种运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法，其特征在于，包括以下处理过程：接收非对称S曲线的输入参数，所述输入参数至少包括：起始速度Vs、末速度Ve、最大理论速度Vm、S段时间Ts、加速时间Tacc、减速时间Tdec和路径长度S；根据所述输入参数计算所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax；根据所述输入参数以及所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax计算所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va；将所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7分别进行圆整处理，并根据圆整后的参数进行运动参数调整控制。2.根据权利要求1所述的运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法，其特征在于，所述根据所述输入参数计算所述非对称S曲线的加速段最大加速度Amax、减速段最大减速度Dmax具体包括：所述的计算加速段最大加速度Amax为：Amax=Vm-VsTacc-Ts]]>所述的计算减速段最大减速度Dmax为：Dmax=Vm-VeTdec-Ts]]>3.根据权利要求2所述的运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法，其特征在于，所述非对称S曲线的加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va的计算过程为：S21，计算在最大实际速度Va等于最大理论速度Vm，且t1＝t3＝t5＝t7＝Ts条件下加速段长度SA和减速度长度SD；所述SA为：所述SD为：S22，计算满足以下条件t6=Vmax-VeDmax-Tst1=t5=Tst2=t4=0]]>时的加速段和减速段之和S1；所述的S1为：S1=2VsTs+AmaxTs2+Ve[Ts+Vm-VeDmax]+Dmax[Ts2+1.5[Vm-VeDmax-Ts]Ts+0.5[Vm-VeDmax-Ts]2]]]>S23，计算满足以下条件t5=Tst2=t4=t6=0t1=Vm-VsAmax]]>时的加速段和减速段之和S2；所述的S2为：S2＝2VsTs+AmaxTs2+Ve2Ts+DmaxTs2S24，计算满足以下条件t1=t5=Tst4=t6=0t2=Vm-VsAmax-t1]]>时的加速段和减速段之和S3；所述的S3为：S3=2VSVm-VsAmax+Amax[Ts2+1.5Ts-[Vm-VsAmax-Ts]+0.5[Vm-VsAmax-Ts]2+2TeTs+DmaxTs2]]]>S25，计算满足以下条件t1=Tst4=t6=0t5=Vm-VeDmax]]>时的加速段和减速段之和S4；所述的S4为：S4=2VsTs+AmaxTs2+2VeVm-VeDmax+Dmax(Vm-VeDmax)2]]>S26，根据S1、S2、S3、S4、S、Amax、Dmax、Vm、Ve、Vs和Ts计算加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va。4.根据权利要求3所述的运动控制系统的非对称S曲线加减速控制方法，
\t其特征在于，所述根据S1、S2、S3、S4、S、Amax、Dmax、Vm、Ve、Vs和Ts计算加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va具体包括以下处理过程：S261，当满足以下条件SA+SD<SVm-Vs>AmaxTsVm-Ve>DmaxTs]]>时，所述加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va分别为：t1=t3=t5=t7=Tst2=Vm-VsAmax-Tst6=Vm-VeDmax-Tst4=S-SA-SDVmVa=Vm]]>S262，当满足以下条件SA+SD<SVm-Vs>AmaxTsVm-Ve≤DmaxTs]]>时，所述加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va分别为：t1=t3=Tst5=t7=Vm-VeDmaxt2=Vm-VsAmax-Tst6=0t4=S-SA-SDVmVa=Vm]]>S263，当满足以下条件SA+SD<SVm-Vs≤AmaxTsVm-Ve>DmaxTs]]>时，所述加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va分别为：t5=t7=Tst1=t3=Vm-VsAmaxt2=0t6=Vm-VeDmax-Tst4=S-SA-SDVmVa=Vm]]>S264，当满足以下条件SA+SD<SVm-Vs≤AmaxTsVm-Ve≤DmaxTs]]>时，所述加加速段时间t1、匀加速段时间t2、加减速段时间t3、匀速段时间t4、减加速段时间t5、匀减速段时间t6、减减速段时间t7和最大实际速度Va分别为：t1=t3=Vm-VsAmaxt5=t7=Vm-VeDmaxt2=0t6=0t4=S-SA-SDVmVa=Vm]]>S265，当仅满足以下两个条件S1<SVm-Vs≥AmaxTsVm-Ve≥DmaxTsVs+AmaxTs>Ve+DmaxTs]]>和S3<SVm-Vs≥AmaxTsVm-Ve≥DmaxTsVs+AmaxTs&...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭华卿，王立松，
申请(专利权)人：深圳市雷赛智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44