[發明專利]一種基于捷度控制的多軸機械運動軌跡規劃方法

在審

• 申請號: 201711446822.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109976253A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 張益成;王俊濤;管朝鵬;王龍;甘文軍
• 申請（專利權）人: 核動力運行研究所;中核武漢核電運行技術股份有限公司
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;G05B19/408
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

本發明涉及機械運動控制技術領域，具體公開了一種基于捷度控制的多軸機械運動軌跡規劃方法。該方法具體包括如下步驟：1、設置多軸機械的捷度閾值和加速度閾值；2、獲得多軸機械各個運動軸的PT曲線，并利用捷度閾值和加速度閾值標記各個運動軸PVT曲線上所有的突變點；3、利用插值算法替換所有突變點；4、利用各個運動軸PT曲線計算獲得各種PVT曲線；5、利用運動軸PT曲線反算機械末點運動軌跡，并進行新軌跡與原始軌跡的偏差計算。本發明所述的一種基于捷度控制的多軸機械運動軌跡規劃方法，可以在微量損失機械末點運動精度的情況下，保證機械運動狀態的平滑過度。

技術領域

本發明屬于機械運動控制技術領域，具體涉及一種基于捷度控制的多軸機械運動軌跡規劃方法。

背景技術

隨著工業自動化程度的提升，越來越多的多軸機械裝置被用于工業生產。多軸機械裝置的運動控制作為自動化的核心被廣泛關注。

針對多軸裝置的控制算法為：首先，按照要求規劃機械裝置末點的運動路線；對其進行末點的S曲線運動軌跡規劃，獲得路徑中等時間間距dt的關鍵點P；根據機械末點P解算當前狀態最優的各運動單元瞬時位置pi，j(i為運動單元序號，j為關鍵點序號)，完成所有關鍵點解算后，即可獲得各運動單元的運動軌跡；采用樣條曲線對各運動單元的運動軌跡pi，j和dt按照規定的路徑起點末點速度進行PVT解算。

對單個坐標運動的控制方法有多種，其中較有代表性的是基于S型曲線的加減速控制方法。其特點是將加減速過程分為7個階段:加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、減減速段，從而漸變地控制各段的加速度使機械運動速度按S型曲線形式平滑變化，以保證速度光順，加速度連續，在一定程度上增強機械運行的平穩性。

通過S型曲線規劃機械末點軌跡，反向解算獲得各運動單元的軌跡關鍵點，并以此計算相應的PVT軌跡，使得多軸機械運行柔順，并保證機械運動控制的精度和速度。

當機械末點軌跡中存在狀態突變時，解算到各運動單元的PVT也會突變，PVT的突變會導致瞬時加速度和加加速度(捷度)變化過大，對機械結構和電機造成沖擊，甚至導致系統崩潰。為此需要對PVT的計算采用過渡點的方式進行優化，并盡可能減少由此產生的機械運動路徑偏移。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于捷度控制的多軸機械運動軌跡規劃方法，其可以修正機械末點運動突變導致的運動過程中，由于機械結構和驅動電機沖擊過大的問題。

本發明的技術方案如下：一種基于捷度控制的多軸機械運動軌跡規劃方法，該方法具體包括如下步驟：

步驟1、設置多軸機械的捷度閾值和加速度閾值；

步驟2、獲得多軸機械各個運動軸的PT曲線，并利用捷度閾值和加速度閾值標記各個運動軸PVT曲線上所有的突變點；

步驟3、利用插值算法替換所有突變點；

步驟4、利用各個運動軸PT曲線計算獲得各種PVT曲線；

步驟5、利用運動軸PT曲線反算機械末點運動軌跡，并進行新軌跡與原始軌跡的偏差計算。

所述的步驟2具體包括：

步驟2.1、利用現有常規方法獲得各個運動軸PT曲線；

步驟2.2、根據各個運動軸的PT曲線，根據捷度閾值和加速度閾值標記各個運動軸PVT曲線上所有的突變點。

所述的步驟2.1中獲得各個運動軸PT曲線的具體步驟為：

步驟2.1.1、根據具體的要求規劃機械裝置末點的運動路線；

步驟2.1.2、對規劃的運動路線進行末點的S曲線運行軌跡規劃，獲得路徑中的關鍵點P；