[發明專利]一種用于伺服壓力機的伺服電機加減速控制方法

有效

• 申請號: 201110452788.6
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102522944A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 李建;喻寶林;王建新;殷文齊
• 申請（專利權）人: 一重集團大連設計研究院有限公司;中國第一重型機械股份公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及伺服電機加減速處理技術，屬數控技術領域。尤其適合作為伺服壓力機驅動源的伺服電機加減速控制方法，既能充分發揮伺服電機性能，又能使伺服壓力機具有較高的加減速柔性。

背景技術

伺服壓力機采用伺服電機作為驅動源，可任意更改滑塊運動特性曲線，能夠極大的提高壓力機的工作性能和工藝適應性，在沖壓成形工藝中得到了廣泛應用。為降低拉延速度和保證沖壓生產節拍，伺服壓力機一般采用“高速下行-低速拉深-高速回程”模式進行工作，伺服電機一直處于頻繁加減速狀態，因此必須對伺服電機的加減速過程進行合理的控制，達到既能避免系統加減速對設備的機械沖擊，又能使得伺服壓力機具有較高的加減速柔性等目標。同時，又能充分發揮伺服電機性能，使得伺服壓力機運行周期最短，提高沖壓生產節拍。

目前，常用的伺服電機加減速算法有直線加減速、指數加減速、S形曲線加減速和三角函數加減速等方法。前兩種加減速算法比較容易實現，但存在不足。當采用直線加減速算法作為伺服電機控制方法時，只能按伺服電機最高轉速下的輸出轉矩來設計最大加速度，不能充分發揮伺服電機性能。另外，采用直線加減速和指數加減速兩種算法時，其伺服電機加速度都不連續，對設備本體具有一定的柔性沖擊。S形曲線加減速算法是目前高檔數控系統中應用較為廣泛的一種加減速控制方法，其速度變化曲線和加速度曲線均連續變化，在整個加減速過程中避免了柔性沖擊，但其加加速度不連續，控制柔性受到限制。三角函數加減速算法，其速度變化曲線、加速度變化曲線和加加速度曲線均連續變化，加減速柔性較高，但其沒有考慮伺服電機額定轉速以下恒扭矩運行的特點，不能有效利用伺服電機額定轉速下那段恒定且最大的輸出扭矩，未能充分發揮伺服電機性能，進而影響伺服壓力機的生產節拍。

發明內容

針對上述伺服電機加減速控制方法中所存在的問題，本發明的目的是提供一種用于伺服壓力機的伺服電機加減速控制方法，既能避免對設備的柔性沖擊、提高伺服壓力機的加減速柔性；又能最大限度的發揮伺服電機性能、提高伺服壓力機的生產節拍。

為了實現上述目的，加減速構造函數必須滿足以下幾項基本要求：速度變化連續；加速度變化連續；加加速度變化連續；速度和加速度在變速開始和終止時滿足邊界條件，即在起始和終止時加速度為零，且起始和終止速度必須與要求的速度一致。根據加加速度曲線連續要求，兩個三角函數在最大加速度或最大減速度點切矢連續。同時在保證伺服壓力機工作能量基礎上，能夠最大限度的減少伺服壓力機工作周期，達到提高沖壓生產節拍的目的，因此必須充分利用伺服電機額定轉速下那段恒定且最大的輸出扭矩。根據伺服電機最高轉速和額定轉速的比值，通過優化確定每個加減速函數的周期，具體如下：

一種用于伺服壓力機的伺服電機加減速控制方法，包括以下步驟：

A.構造加速階段伺服電機加速度函數

考慮到正弦函數具有無限次連續可導，由其一階導數得到的加速度也能滿足連續要求，因此采用正弦函數作為伺服電機加減速構造函數是合理的；另外，為了充分利用伺服電機額定轉速下那段恒定且最大的輸出扭矩，采用兩個不同周期的正弦函數疊加作為加減速構造函數，在低轉速區采用周期較小的正弦函數，減少加速時間；在高轉速區采用周期較大的正弦函數，避免系統超出伺服電機轉矩；在低轉速區采用周期為T＝t_a的正弦函數，加速時間段為[0，0.25t_a]，在高轉速區采用周期為T＝3t_a正弦函數，加速時間段為[0.25t_a，t_a]，當伺服電機從較低轉速v₁加速到最大轉速v_max時，構造的加速度函數如下：