【技术实现步骤摘要】
(一)本专利技术涉及一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，可用于级联不同周期螺旋扭转光纤的制作，涉及工控领域。
技术介绍
0、(二)
技术介绍
1、步进电机是一种电磁驱动的执行机构，它将电脑数字控制信号转换为角位移或线位移。在自动控制系统中，步进电机可以不需要反馈装置的情况下，其转速、位置只依赖于脉冲信号的频率和脉冲数，因此被广泛应用于各种开环控制。步进电机的控制方式主要有全步进、半步进和微步进。在实际应用中，步进电机的速度控制是一个重要的技术问题，尤其是在速度跳变时的控制。速度跳变通常指的是步进电机在运行过程中由一个稳定速度突然切换到另一个稳定速度的过程。这种速度的快速变化可能会导致电机的振动、噪声增加，甚至步失，影响系统的稳定性和精度。
2、为了设计出高精度变速、低震动影响等特性的步进电机速度跳变控制方法，需要在尽可能减少电机震动的基础上对速度跳变过程曲线进行优化设计。目前有很多控制方法被用应用于在速度进行跳变时的优化控制，但都有其缺点或局限性。s型曲线控制算法能够有效减少加速和减速阶段的冲击力，从而减少振动和噪声，但通常只适合已知运行距离后用s型曲线算法设计整段路程的加减速过程，在有多个速度跳变的控制场合并不完全符合要求，需要进行一定的改进。闭环控制系统提高了步进电机的精度和稳定性，能够实时校正失步同步的问题，但增加了系统的复杂性和成本，需要额外的反馈装置。电流控制技术通过精确控制电流，可以改善电机的动态响应，减少振动，但需要复杂的电流控制电路和算法。微步进技术提高了步进电机的分辨率，使
3、在申请号为cn201910602908.2，名为《一种步进电机梯形调速控制算法法》的专利技术专利中，算法引入了步进电机各相关变量，相较于s型曲线算法降低了控制误差，提高了控制算法的稳定性；并且整个控制算法的参数表达式只有加减乘除这些基本的运算，使控制系统计算效率提高。但仍存在当有多个速度跳变的控制场合算法没办法合理控制调度速度跳变的问题。
4、本专利技术公开了一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法。可用于级联不同周期螺旋扭转光纤的制作，可广泛用于需要短时间内速度变化大且系统稳定抖动较小的控制系统中。与先前技术相比，它通过引入一个变速时间占比系数矩阵r，综合量化考虑了变速曲线误差和系统震动误差。并基于系数矩阵r重新设计了新的速度时间曲线，用于控制步进电机顺滑变速运行。解决了现有加工级联螺旋长周期光纤时，电机速度需要跳变，当速度差较大导致引入过大震动的问题，也进一步提高了系统的精度和稳定性。
技术实现思路
0、(三)
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低震动影响，高变速响应的一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，该方法包括以下步骤：第1步：设定步进电机初始运行速度和每个速度持续的时间组成二维数组对；第2步：根据所述数组对的首尾分别插入一组速度为0且持续一定时间的数对，组成新的序列对；第3步：根据所述新的序列对，取每对比例系数为ri(0＜＝r＜＝1,i＝0,1,2...n)的末端时间用于构造不同速度间的主动变速衔接曲线；第4步：构建相关的优化函数方程，求解效果最优的ri的值，获得系数数组r；第5步：根据上述变速时间占比系数数组r，结合原速度时间序列对建立新的速度时间曲线，控制步进电机运行。
4、第一步设定步进电机初始运行速度和每个速度持续的时间组成二维数组对，所述电机运行的速度时间数组对为(v1,v2,...,vn；t1,t2,...,tn)。
5、第二步在上述速度时间数组对的首尾插入持续一定时间的数对，用于表示电机是起始和结束速度为0，速度变化在时域上是连续的曲线；组成新的序列对后，新的数组对为(0,v1,v2,...,vn,0；t0,t1,t2,...,tn,tn+1)共n+2个序列对。
6、第三步根据上述新的序列对，对每段时间尾部取每对比例系数ri(t0因原本就是插入的未知数，所以t0除外)的末端时间用于不同速度间的主动变速衔接曲线，同理(0,v1,v2,...,vn,0；t0,t1,t2,...,tn,tn+1)对应的前n+1个时间取未知比例系数ri的时间，既ri×ti，这段时间对应的速度为ui(t)用于衔接速度vi和vi+1(其中ui((1-ri)×ti)＝vi,ui(ti)＝vi+1，v0＝vn+1＝0,un(tn)＝0)，则得到的速度时间序列对为以下形式：(u0(t),v1...,vn,un(t)；t0,r1×t1,(1-r1)×t1,...,(1-rn)×tn,rn×tn)，共2n+1段。
7、第四步构建相关的优化函数方程，求解效果最优的ri的值，获得系数数组r，包括：
8、oi(ri)＝c1×svib_i+c2×sd_i (1)
9、svib_i(r)＝∫|vib_i(t)|dt (2)
10、sd_i(r)＝∫|ui(t)-vi|dt (3)
11、其中，vib_i(t)是第i次变速时测得系统震动随时间的变化，svib_i(r)是第i次变速时总的累计产生的震动值，sd_i(r)是第i次变速时变速曲线设定速度偏离理想速度的误差累计值，c1，c2分别是两个评价svib_i(r)和sd_i(r)影响程度的相关系数，在通常情况下可以看作一个常数，oi(ri)是优化函数，通过求解使得oi(ri)在时间ti范围内取得最小时的ri的值满足：
12、
13、时ri的值，将所有结果组成系数数组r。
14、第五步根据上述变速时间占比系数数组r，结合原速度时间序列对建立新的速度时间曲线，控制步进电机运行。
15、本专利技术的目的在于提供一种低震动影响，高变速响应的基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，广泛应用于工业控制领域，如在加工级联螺旋长周期光纤时，电机速度需要跳变，系统会同时遇到当速度差较大导致引入过大震动的问题和变速曲线和实际不符引入误差的问题，与先前控制方法相比，由于优化函数的设定和构建，引入了合适的评价体系，可以同时量化考虑震动和变速误差两个因素的综合影响，也进一步提高了系统的精度和稳定性，使得最终系统的效果可以更接近于最优。
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1.一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第1步：设定步进电机初始运行速度和每个速度持续的时间组成二维数组对；第2步：根据所述数组对的首尾分别插入一组速度为0且持续一定时间的数对，组成新的序列对；第3步：根据所述新的序列对，取每对比例系数为ri(0＜＝r＜＝1,i＝0,1,2...n)的末端时间用于构造不同速度间的主动变速衔接曲线；第4步：构建相关的优化函数方程，求解效果最优的ri的值，获得系数数组R；第5步：根据上述变速时间占比系数数组R，结合原速度时间序列对建立新的速度时间曲线，控制步进电机运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，其特征是，所述数组对的首尾插入速度为0且持续一定时间的数对，组成新的序列对，包括：所述电机运行的速度时间数组对为(v1,v2,...,vn；t1,t2,...,tn)；在其首位插入速度为0且持续一定时间的数对，组成新的序列对后，新的数组对为(0,v1,v2,...,vn,0；t0,t1,t2,...,tn,tn+1)共n+2个序列对。
4.根据权利要求1所述的一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，其特征是，所述的构建相关的优化函数方程，求解效果最优的ri的值，获得系数数组R，包括：
5.根据权利要求4所述变速曲线设定速度偏离理想速度的误差累计值Sd，其特征是所述变速曲线为常规的S型曲线或线性加减速、正弦曲线，对变速曲线类型不加限制。
6.根据权利要求1所述的一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，其特征是，所述根据上述变速时间占比系数数组R，结合原速度时间序列对建立新的速度时间曲线，控制步进电机运行，包括：将求解后的数组R中每个元素带入速度时间序列对中，获取优化后的连续变速曲线，控制器再根据优化后的变速曲线实时控制步进电机运行。
...【技术特征摘要】
1.一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第1步：设定步进电机初始运行速度和每个速度持续的时间组成二维数组对；第2步：根据所述数组对的首尾分别插入一组速度为0且持续一定时间的数对，组成新的序列对；第3步：根据所述新的序列对，取每对比例系数为ri(0＜＝r＜＝1,i＝0,1,2...n)的末端时间用于构造不同速度间的主动变速衔接曲线；第4步：构建相关的优化函数方程，求解效果最优的ri的值，获得系数数组r；第5步：根据上述变速时间占比系数数组r，结合原速度时间序列对建立新的速度时间曲线，控制步进电机运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变优化控制方法，其特征是，所述数组对的首尾插入速度为0且持续一定时间的数对，组成新的序列对，包括：所述电机运行的速度时间数组对为(v1,v2,...,vn；t1,t2,...,tn)；在其首位插入速度为0且持续一定时间的数对，组成新的序列对后，新的数组对为(0,v1,v2,...,vn,0；t0,t1,t2,...,tn,tn+1)共n+2个序列对。
3.根据权利要求1所述的一种基于步进电机扭转加工系统的速度跳变...
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