[發(fā)明專利]非對稱S型速度曲線控制的直線電機高精定位方法

有效

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• 申請日: 2020-11-14
• 公開（公告）號: CN112327954B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 馬建偉;左一鳴;胡國慶;王云峰;閆惠騰;司立坤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發(fā)明非對稱S型速度曲線控制的直線電機高精定位方法屬于高精高速運動控制領域，涉及一種非對稱S型速度曲線控制的直線電機高精定位方法。該方法根據(jù)直線電機性能約束，定義比例因子并設置加減速段速度曲線形狀特征，從而確定合適的運動控制參數(shù)；計算S型速度曲線時間段匹配關系，并基于點到點運行距離約束對其進行更新；根據(jù)S型速度曲線加加速度J與時間t的關系，采用逐次積分方法求解得到加速度與時間a?t、速度與時間v?t以及位移與時間s?t的表達式；根據(jù)PLC掃描周期將表達式離散得到運動指令實時傳送給驅動器，驅動電機按照設定指令完成動作，確保運行過程平穩(wěn)性。

技術領域

本發(fā)明屬于高精高速運動控制領域，涉及一種非對稱S型速度曲線控制的直線電機高精定位方法。

背景技術

隨著電子封裝產業(yè)迅速發(fā)展，高速封裝設備越來越多，以高速貼片機為代表的先進封裝設備不僅對精度提出了更高的要求，同時高速度也成為其一項重要指標。高速貼片機從取片點到貼片點的高速度運行需要直線電機以較大的加加速度在極短時間內頻繁啟停，這勢必引起設備的振動，降低貼片精度，主要體現(xiàn)在影響高速運行下點到點運動定位精度。因此在運行過程中，合理的運動曲線規(guī)劃算法以及高精的運動控制技術對協(xié)調貼片高速度與高精度之間的矛盾起著至關重要的作用。然而目前大部分驅動器將運動控制模塊進行封裝，其開放性程度低，難以實現(xiàn)復雜的運動控制形式。為了有效改善點到點高速運行過程中直線電機頻繁啟停產生的沖擊與振動，研究合理的運動控制方法成為實現(xiàn)高速高精度運動控制系統(tǒng)的關鍵。

張承瑞等人的專利“基于S曲線加減速的運動目標動態(tài)跟蹤方法、系統(tǒng)及裝置”，專利公開號CN107671859A。該專利提出了基于S曲線加減速的運動目標動態(tài)跟蹤方法，主要將其應用于機械臂關機控制，對末端定位精度要求較低；王金剛等人的專利“機臺的柔性加減速控制方法及系統(tǒng)”，專利公開號CN109656200A。該專利提出了采用S型加減速曲線避免加減速時產生的沖擊，在理論研究中加減速過程均是對稱的，對于非對稱的加減速過程沒有進行推導，無法滿足末端高精度定位。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術缺陷，發(fā)明了一種非對稱S型速度曲線控制的直線電機高精定位方法。該方法可以自由定義S型速度曲線，在運動參數(shù)設置過程中，以電機性能為約束，設置比例因子控制加減速段加速度曲線形狀特征，確定合適的運動控制參數(shù)。將S型速度曲線分為七個時間段控制，結合比例因子大小，計算時間段匹配關系，并根據(jù)點到點運行位移與臨界位移關系更新時間段。利用積分方法求解a-t、v-t與x-t的連續(xù)表達式，并根據(jù)PLC掃描周期將連續(xù)表達式離散化，并將得到的運動指令實時傳送給驅動器，驅動直線電機按照指令完成相應動作，從而保證運行平穩(wěn)性，提高直線電機定位精度。實現(xiàn)復雜的運動控制，通過合理規(guī)劃運動參數(shù)，實現(xiàn)運行過程的平穩(wěn)性，提高點到點的運動精度，為高速、高精運動控制提供了理論與技術支撐。

本發(fā)明的技術方案是一種非對稱S型速度曲線控制的直線電機高精定位方法，該方法根據(jù)直線電機性能約束，定義比例因子并設置加減速段速度曲線形狀特征，從而確定合適的運動控制參數(shù)；計算S型速度曲線時間段匹配關系，并基于點到點運行距離約束對其進行更新；根據(jù)S型速度曲線加加速度J與時間t的關系，采用逐次積分方法求解得到加速度與時間a-t、速度與時間v-t以及位移與時間s-t的表達式；根據(jù)PLC掃描周期將表達式離散得到運動指令實時傳送給驅動器，驅動電機按照設定指令完成動作，確保運行過程平穩(wěn)性。方法的具體步驟如下：

步驟1：直線電機性能約束下的高速運動控制參數(shù)確定；