[發明專利]軌跡生成裝置以及控制方法

在審

• 申請號: 201611060560.1
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106873537A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 古賀達也
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 向勇,董雅會

技術領域

本發明涉及生成用于向控制裝置輸入的速度軌跡的軌跡生成裝置等。

背景技術

在對機械及設備等的動作進行的控制中，在慣性大且需要以高速驅動的情況下，需要高速的驅動和大的扭矩，因此需要很大的電力。

另外，在所需的電力瞬間變大的情況下即電力達到峰值的情況下，存在能夠從電源設備輸出的瞬間電力不足的可能性。因此，為了彌補瞬間電力不足，考慮增大電源設備，但是為此需要大規模地變更電源設備，因此難于實現。

因此，當前使用慣性輪(fly wheel)等將電力作為能量暫時儲存，通過對其再利用，來消除瞬間的電力不足，但是，即使這樣也存在不足的情況，此時，通過降低節拍來應對。

另外，關于扭矩，在移動大物體時扭矩不足，因此需要通過大的馬達驅動大物體，或者使大物體低速動作，由此來進行應對。

此外，在專利文獻1中公開了減小電力的方法。另外，在專利文獻2中公開了使梯形曲線的速度軌跡最佳化的方法。

專利文獻1：日本特表2014-517673號公報(2014年7月17日公表)

專利文獻2：日本特開2012-173900號公報(2012年9月10日公開)

但是，在所述專利文獻1記載的技術中，一邊變更到達時刻一邊計算電力的平方和最小的情況，來減小電力，而不能夠指定到達時刻。因此，不能夠適用于在用戶所希望的時間使控制對象到達規定位置的裝置。

另外，在所述專利文獻2記載的技術中，僅使速度軌跡即梯形曲線最佳化，其目的不在于減小電力，因此不一定能夠得到最佳的電力。

另外，不論那個文獻都記載與總電力相關的內容，沒有考慮消除峰值(peak cut)。

發明內容

本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于實現如下的軌跡生成裝置等，該軌跡生成裝置，生成用于以能夠減小扭矩或電力的峰值且使控制對象在所希望的時間到達規定位置的方式控制裝置的速度軌跡。

為了解決上述問題，本發明的軌跡生成裝置為用于生成在裝置的控制中使用的輸入軌跡的軌跡生成裝置，具有：輸入接受部，從用戶接受指定驅動時間，該指定驅動時間是控制對象移動至規定位置為止的時間；軌跡計算部，對計算軌跡進行計算，所述計算軌跡包括上升部分、平坦部分和下降部分，并且所述計算軌跡是利用最小值原理以使控制所述控制對象所需的總扭矩或總電力變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式求出的軌跡，在所述計算軌跡中，在經過了所述輸入接受部所接受的所述指定驅動時間時速度變為零；以及軌跡生成部，基于所述軌跡計算部所計算的計算軌跡，作為所述輸入軌跡生成表示控制對象的時間與速度之間的關系的速度軌跡。

根據所述的結構，由于利用根據最小值原理(principle of least action)求出的計算軌跡，所以能夠消減消耗電力或減小總扭矩，并且能夠使對象物體以用戶指定的指定驅動時間移動至規定位置。即，能夠一邊消減消耗電力或減少總扭矩一邊使對象物體在目標時刻移動至目標位置。

另外，由于包括平坦部分，所以即使在存在速度制約的情況下也能夠應對，并且即使在指定驅動時間變更的情況下，通過延長或縮短平坦部分，能夠在不進行復雜的再計算的情況下進行應對，能夠降低處理量。

所述輸入接受部可以從用戶接受評價函數的輸入，所述軌跡計算部，可以利用所述評價函數以使控制所述控制對象所需的總電力或總扭矩變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式，計算所述計算軌跡。

根據所述的結構，由于能夠利用接受的評價函數計算計算軌跡，所以只要評價函數是使總消耗電力變為最小的函數，就能夠計算使消耗電力的峰值下降的計算軌跡，只要評價函數是使總扭矩變為最小的函數，就能夠計算使扭矩的峰值下降的計算軌跡。另外，只要評價函數是將使總消耗電力變為最小的函數與使總扭矩變為最小的函數以權重比相加的函數，就能夠計算使電力和扭矩兩者的峰值都下降的計算軌跡。

所述軌跡生成部，可以通過以具有從向下凸變為向上凸的拐點的方式生成所述軌跡計算部所計算的所述計算軌跡的所述上升部分，生成所述輸入軌跡。

通常，在移動開始時，由于靜止摩擦的影響，實際的摩擦力比由模型推定的摩擦力高。因此，在為僅根據最小值原理計算的軌跡的情況下，在移動開始時產生大的扭矩峰值。根據所述結構，通過使上升部分變緩，能夠降低移動開始時的速度，能夠抑制移動開始時的扭矩的峰值。

所述軌跡生成部可以縮短所述指定驅動時間，并且計算縮短后的時間的移動平均，生成具有所述拐點的所述輸入軌跡。