[發明專利]基于伺服刀架控制器的伺服電機的優化控制方法

有效

• 申請號: 201210445725.2
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103801973A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 韓洋洋;杜桂紅;代兵;劉洋;孫宇;王廣宇
• 申請（專利權）人: 沈陽高精數控技術有限公司
• 主分類號: B23Q3/16
• 分類號: B23Q3/16;B23Q3/155
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.基于伺服刀架控制器的伺服電機的優化控制方法，其特征在于包括以下步驟：

伺服刀架控制器接收到上位機換刀指令后，自動生成伺服刀架的最短換刀路徑，將該路徑作為伺服電機帶動刀盤旋轉的所需的轉位位移，利用速度規劃算法得到換刀過程中伺服電機任意時刻的速度及位移，將位移作為伺服電機給定值進行位置閉環控制，帶動刀盤進行轉位換刀動作；

在刀盤轉位換刀動作時，采用扭矩輸出分時控制算法限定伺服刀架控制器的扭矩輸出，伺服刀架控制器將該扭矩輸出至伺服電機控制刀盤完成轉位動作。

2.根據權利要求1所述的基于伺服刀架控制器的伺服電機的優化控制方法，其特征在于：

所述自動生成伺服刀架最短換刀路徑包括以下步驟：

伺服刀架控制器接收到上位機換刀指令后，將其轉換為目標刀號n₁；將目標刀號n₁與當前刀號n₂作差，得到差值e₁；

將刀盤總刀位數n₃與e₁的絕對值|e₁|作差，得到差值e₂；判斷|e₁|與e₂的大小關系：若|e₁|大于e₂，則換刀過程所需轉過的刀位數若|e₁|小于等于e₂，則換刀過程所需轉過的刀位數e₃＝e₁；

根據得到轉位位移；如果總轉位位移s為正，表示電機正轉，如果s為負，表示電機反轉；其中，m為伺服刀架減速機減速比，encoder為伺服電機編碼器線數。

3.根據權利要求1所述的基于伺服刀架控制器的伺服電機的優化控制方法，其特征在于：

所述速度規劃算法采用多段式曲線加減速算法包括以下步驟：

將伺服電機運動過程中的轉速隨時間變化的加減速曲線分成加速段、勻速段和減速段；加速段和減速段分別分割成多段形狀相似但加速度變化率不同的曲線段；其中，加速段中的每個曲線段包括加加速段和減加速段；減速段中的每個曲線段包括加減速段和減減速段；

根據加減速曲線建立由各曲線段組成的數學模型；將自動生成伺服刀架的最短換刀路徑與各曲線段的速度指標參數代入該數學模型中，得到伺服電機在各加加速段、減加速段、勻速段、加減速段和減減速段的運行時間；然后將各參數和得到的運行時間再代入上述數學模型中，即得到換刀過程中任意時刻的速度和位移。

4.根據權利要求1所述的基于伺服刀架控制器的伺服電機的優化控制方法，其特征在于：

所述各曲線段的速度指標參數包括：

加速段的各曲線段中加加速段的加速度變化率依次為JA₁、JA₂、……JA_n+1，減加速段的加速度變化率與對應的加加速段的加速度變化率互為相反數；

減速段的各曲線段中減減速段的加速度變化率依次為JD₁、JD₂、……JD_m+1，加減速段的加速度變化率與對應的減減速段的加速度變化率互為相反數；

加減速曲線的初始速度值為V_s，加減速曲線的末速度值為V_e，勻速段速度為整個加減速曲線最大速度值V_max，加速段中各曲線段的最大速度值依次為VA₁、VA₂……VA_n+1，減速段中各曲線段的最大速度值依次為VD₁、VD₂、VD_m+1。

5.根據權利要求1所述的基于伺服刀架控制器的伺服電機的優化控制方法，其特征在于：

所述扭矩輸出分時控制算法包括以下步驟：

判斷當前時刻伺服刀架控制器是否完成轉位換刀動作；若處于轉位換刀動作狀態，則伺服刀架控制器將最大允許扭矩輸出輸出至伺服電機控制刀盤轉位到目標位置；若轉位換刀動作結束，則將伺服刀架控制器的扭矩輸出保持在自保護范圍內輸出至伺服電機控制刀盤保持目標位置不動，直至伺服刀架控制器發出刀盤鎖緊命令。

6.根據權利要求1所述的基于伺服刀架控制器的伺服電機的優化控制方法，其特征在于：

所述數學模型為

其中，S(t)為伺服刀架控制器在換刀過程中任意時刻的位移，TA₁、TA₂分別為伺服電機在各加加速段的運行時間，各減加速段運行時間與對應的加加速段的運行時間相等；TD₁、TD₂分別為伺服電機在各減減速段的運行時間，各加減速段運行時間與對應的減減速段的運行時間相等；勻速過程時間為T_y。