[發(fā)明專利]一種基于分段濾波與限制加加速度的直線加減速控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010637796.7
• 申請(qǐng)日: 2020-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN113885443A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王家恒;封雨鑫;高云峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司;深圳市大族智能控制科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/416
• 分類號(hào): G05B19/416;G05B19/41
• 代理公司: 深圳市世聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44385
• 代理人: 汪琳琳

1.一種基于分段濾波與限制加加速度的直線加減速控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據(jù)運(yùn)動(dòng)條件獲取濾波補(bǔ)償增量；

獲取邊界條件下的插補(bǔ)增量；

通過條件判斷運(yùn)動(dòng)的時(shí)間狀態(tài)，獲取實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中能達(dá)到的最大速度、最大加速和最大減速度；

利用加加速度分段獲取加減速過程中的濾波長度；

利用直線加減速的方法對(duì)連續(xù)的速度規(guī)劃進(jìn)行離散化處理，以提升運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)精度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分段濾波與限制加加速度的直線加減速控制方法，其特征在于，

所述根據(jù)運(yùn)動(dòng)條件獲取濾波補(bǔ)償增量步驟包括：

根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)路程、最大允許速度、起始速度和末尾速度的運(yùn)動(dòng)條件，獲取直線加減速濾波時(shí)的數(shù)據(jù)參數(shù)，在單段運(yùn)動(dòng)過程中，單段運(yùn)動(dòng)包括加速或者減速時(shí)，其初始瞬時(shí)速度和末尾瞬時(shí)速度分別為V_s與V_e，最大加速度為a，目標(biāo)位移量為S_target，使用滑動(dòng)均值濾波方法對(duì)直線加減速進(jìn)行濾波處理，使加速度逐步上升或下降，消除加速度突變，則第i個(gè)插補(bǔ)周期濾波后的速度可以表示為：

1≤i≤T+L-1,1≤L

式中，F(xiàn)_i為離散后的插補(bǔ)速度

其中，L為濾波長度，T_s為插補(bǔ)周期，以周期時(shí)間為單位量，則T_s＝1，T為濾波前的插補(bǔ)周期數(shù)，濾波后的總插補(bǔ)周期數(shù)為T_L＝T+L-1，A為離散后的插補(bǔ)加速度，若為減速過程則令公式中的A＝-D，D為離散后的插補(bǔ)減速度；

在初始與末尾分別插補(bǔ)與始末瞬時(shí)速度相同的增量，然后與直線濾波后所有的插補(bǔ)增量相加后得到總的位移量S_f：

其中，令

則濾波后的總位移量S_f＝S_target+S_p，S_p為濾波補(bǔ)償增量；

經(jīng)過濾波后，插補(bǔ)規(guī)劃得到的加速度是分段連續(xù)的，其加速度和加加速度為Jerk：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于分段濾波與限制加加速度的直線加減速控制方法，其特征在于，

所述獲取邊界條件下的插補(bǔ)增量步驟包括：

根據(jù)最大加加速度值J計(jì)算不同階段的濾波長度L₁、L₂，其中L₁為加速階段的濾波長度，L₂為減速階段的濾波長度，插補(bǔ)離散前，最大允許速度為V_m，最大加速度和最大減速度為a_u、a_d，總的目標(biāo)位移量為S，

在上升階段，其位移增量S_target1為：

在下降階段，其位移增量S_target2為：

根據(jù)公式可以設(shè)置總共的位移量S為：

由于運(yùn)動(dòng)條件參數(shù)的限制，最大速度V_m、最大加速度a_u以及最大減速度a_d在運(yùn)動(dòng)過程中并不是都可以到達(dá)，令濾波后實(shí)際能達(dá)到的最大速度為V_m′，實(shí)際能達(dá)到的最大加速度和減速度為a_u′與a_d′，可以分情況對(duì)公式進(jìn)行求解，當(dāng)末尾速度比初始速度大時(shí)，即V_s≤V_e的計(jì)算過程如下所述；當(dāng)末速度比初始速度小，即V_sV_e的計(jì)算過程，求解的方法一致，

當(dāng)V_s≤V_e時(shí)，

最大減速度可達(dá)時(shí)的速度帶入公式后得到：

最大加速度可達(dá)時(shí)的速度帶入公式后得到：

在公式中，令V_m1＝V_m得到S_k1；在公式中，令V_m2＝V_m得到S_k2，當(dāng)最大加速度不可達(dá)，最大減速度不可達(dá)時(shí)，實(shí)際的加速度為實(shí)際的減速度為令帶入公式后得到S_k3。