[發(fā)明專利]一種應(yīng)對(duì)始末速度出現(xiàn)負(fù)值的S曲線加減速規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810845279.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108829044B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承瑞;王公成;倪鶴鵬;姬帥;王海濤;胡天亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/416
• 分類號(hào): G05B19/416
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)對(duì)始末速度出現(xiàn)負(fù)值的S曲線加減速規(guī)劃方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)加工中出現(xiàn)始末速度為負(fù)值時(shí)，只能通過(guò)分段規(guī)劃其速度和時(shí)間，影響加工效率的問(wèn)題，能夠更簡(jiǎn)單、快速地對(duì)始末速度出現(xiàn)負(fù)值的情況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，且速度接近零時(shí)不受加速度約束影響，提高了加工效率；其技術(shù)方案為：當(dāng)初始速度、末速度至少一個(gè)為負(fù)值時(shí)，首先以初始速度、末速度中最小者作為向下移動(dòng)時(shí)間軸的距離；然后按照S曲線加減速計(jì)算當(dāng)前始末速度下的位移S1，并根據(jù)S1與平移區(qū)域面積得到規(guī)劃出的位移S。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)對(duì)始末速度出現(xiàn)負(fù)值的S曲線加減速規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

加減速控制是數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。目前較為常見(jiàn)的加減速方法有直線加減速、三角函數(shù)加減速、指數(shù)加減速、S曲線加減速等，前三種加減速方法在始末位置處會(huì)出現(xiàn)加速度突變的情況，為避免加工中因加速度突變?cè)斐傻恼駝?dòng)和噪聲，在數(shù)控運(yùn)動(dòng)控制中，S曲線加減速使用最多。

常規(guī)S曲線加減速算法是通過(guò)給定的位移、始末速度和運(yùn)動(dòng)參數(shù)限制，求解出各段的時(shí)間、各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的位移、速度、加速度。這種方法僅適用于始末速度均為正的情況，在加工中出現(xiàn)始末速度為負(fù)值時(shí)，只能通過(guò)分段規(guī)劃其速度和時(shí)間，且當(dāng)速度接近零值時(shí)因?yàn)榧铀俣冗B續(xù)約束導(dǎo)致速度變化緩慢，影響加工效率，所以常規(guī)S曲線加減速不能完全保證在數(shù)控加工中的使用要求。

綜上所述，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)如何簡(jiǎn)單、快速的規(guī)劃始末速度出現(xiàn)負(fù)值的情況，尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種應(yīng)對(duì)始末速度出現(xiàn)負(fù)值的S曲線加減速規(guī)劃方法，采用降軸法，不需要分段進(jìn)行速度規(guī)劃，在速度零值附近不受分段加速度的限制，計(jì)算簡(jiǎn)單、規(guī)劃時(shí)間短，能夠很好的滿足數(shù)控系統(tǒng)的速度規(guī)劃要求。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種應(yīng)對(duì)始末速度出現(xiàn)負(fù)值的S曲線加減速規(guī)劃方法，當(dāng)初始速度、末速度至少一個(gè)為負(fù)值時(shí)，首先以初始速度、末速度中最小者作為向下移動(dòng)時(shí)間軸的距離；然后按照S曲線加減速計(jì)算當(dāng)前始末速度下的位移S1，并根據(jù)S1與平移區(qū)域面積得到規(guī)劃出的位移S。

進(jìn)一步的，規(guī)劃出的位移S為S1與平移區(qū)域面積S2的差值。

進(jìn)一步的，時(shí)間軸向下移動(dòng)距離d＝|min(v_s,v_e)|，移動(dòng)后的初始速度v_s或者末速度v_e變?yōu)?。

進(jìn)一步的，平移區(qū)域面積S₂＝d*T，其中，T表示總時(shí)間。

進(jìn)一步的，T＝t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7。

進(jìn)一步的，將規(guī)劃出的位移S與目標(biāo)位移S’進(jìn)行比較，選取合適段的S曲線加減速，從而規(guī)劃出各段時(shí)間t1～t7和各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的速度值v₁～v₇。

進(jìn)一步的，具體規(guī)劃步驟如下：

步驟(1)令勻速段時(shí)間t4＝0，以最大運(yùn)動(dòng)限制參數(shù)進(jìn)行完整三角形加減速，求得當(dāng)前位移S1，并得到S，若SS'，t4＝(S'-S)/v_max；若SS'，進(jìn)行步驟(2)；

步驟(2)令v_s＝max(v_s,v_e)，v_e＝min(v_s,v_e)進(jìn)行五段加減速規(guī)劃，求得當(dāng)前位移S1，并得到S，若SS'，求得最大速度v_max，確定各加減速段時(shí)間t1～t7；若SS'，進(jìn)行步驟(3)；