[發明專利]一種高速機構減小殘余振動的S型運動曲線規劃方法

有效

• 申請號: 201310460878.9
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN103513575B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 楊志軍;白有盾;陳新;高健;劉冠峰;陳新度;楊海東;王夢
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械工程與數學研究技術領域，尤其涉及一種高速機構減小殘余振動的S型運動曲線規劃方法。

背景技術

出于提高生產效率的需要，大批高速機構被應用于生產制造領域，為了降低運動過程中產生的沖擊，高速機構快速啟停主要采用S型曲線進行運動速度規劃，選取不同的急動度，可以獲得不同形狀的S型運動規劃曲線，目前的S型曲線規劃方法主要側重于保證機構的運動曲線在幾何上的平順性，很少考慮機構的慣性、驅動能力、驅動負載等動力學效應的影響，但機構運動速度的提高不可避免地將增加機構的柔性殘余振動對機構運動精度的影響，特別的，對于高速精密機械，其運動規劃不僅要最大限度地減少運動時間，還要保證所需的定位精度要求，通常情況下，運動時間越短，引起的沖擊越大，殘余振動要經過更長的時間才能衰減到給定的定位。

當前常見的S型曲線運動規劃方法，即主要考慮運動曲線幾何平順性的S型曲線規劃方法，未充分考慮到機構系統的運動所導致的動力學殘余振動對實際運動定位時間的影響，導致實際運動定位所耗費的時間較多，不能兼顧實際運動的平穩性和生產效率的最大化。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種減小高速機構減小殘余振動的S型運動曲線規劃方法，旨在解決現有的S型曲線運動規劃方法，主要考慮運動曲線幾何平順性的S型曲線規劃方法，沒有充分考慮到機構系統的運動所導致的動力 學殘余振動對實際運動定位時間的影響，導致實際運動定位所耗費的時間較多，不能兼顧實際運動的平穩性和生產效率的最大化的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種高速機構減小殘余振動的S型運動曲線規劃方法，該高速機構減小殘余振動的S型運動曲線規劃方法包括以下步驟：

步驟一、根據高速機構幾何模型，建立多剛體動力學模型；

步驟二、根據高精度截尾模態動態子結構，建立柔性多體動力學模型；

步驟三、根據運動參數T₁-T₅，G₁-G₄得到參數化S型運動函數；

步驟四、然后根據得到的參數化S型運動函數進行定位過程仿真；

步驟五、判斷殘余振動是否小于定位精度ε，若不小于則繼續運動過程仿真；若小于則進行下一步殘余振動衰減時間的測定；

步驟六、通過殘余振動衰減時間的測定，判斷定位時間是否為最短。若是，那么該方案每個步驟都設計合理，即完成了方案設計；若不是，那么需要返回通過對運動參數進行調整來重新修改參數化S型運動函數。

進一步，根據S型運動曲線的定義，運動分為以急動度G₁進行的加加運動速段T₁；以急動度G₂進行的減加運動速段T₂，勻速運動段T₃，以急動度G₃進行的減加運動速段T₄；以急動度G₄進行的減減運動速段T₅；為了考慮殘余振動的影響，增加考慮殘余振動的衰減時間T₆。

進一步，根據s型運動的特點，各加速過程中急動度為常數，勻速運動段加速度為0，運動結束時速度，加速度均為零；因此，有下列等式約束：

T₁G₁＝T₂G₂

T₄G₃＝T₅G₄

T₁G₁(T₁+T₂)＝T₄G₃(T₄+T₅)

因此，T₂，T₄，T₅均可以用T₁來表示。

進一步，衰減時間T₆由下式判斷

abs(S-S^*)+abs(v)＜ε

在殘余振動時，速度v要比位移s數值大，當速度v為幾乎0，即當高速機構位置落在定位精度ε范圍內，上式才成立。

進一步，高速機構減小殘余振動的S型運動曲線規劃的模型為：