[发明专利]一种基于捷度控制的多轴机械运动轨迹规划方法

说明书

本发明涉及机械运动控制技术领域，具体公开了一种基于捷度控制的多轴机械运动轨迹规划方法。该方法具体包括如下步骤：1、设置多轴机械的捷度阈值和加速度阈值；2、获得多轴机械各个运动轴的PT曲线，并利用捷度阈值和加速度阈值标记各个运动轴PVT曲线上所有的突变点；3、利用插值算法替换所有突变点；4、利用各个运动轴PT曲线计算获得各种PVT曲线；5、利用运动轴PT曲线反算机械末点运动轨迹，并进行新轨迹与原始轨迹的偏差计算。本发明所述的一种基于捷度控制的多轴机械运动轨迹规划方法，可以在微量损失机械末点运动精度的情况下，保证机械运动状态的平滑过度。

技术领域

本发明属于机械运动控制技术领域，具体涉及一种基于捷度控制的多轴机械运动轨迹规划方法。

背景技术

随着工业自动化程度的提升，越来越多的多轴机械装置被用于工业生产。多轴机械装置的运动控制作为自动化的核心被广泛关注。

针对多轴装置的控制算法为：首先，按照要求规划机械装置末点的运动路线；对其进行末点的S曲线运动轨迹规划，获得路径中等时间间距dt的关键点P；根据机械末点P解算当前状态最优的各运动单元瞬时位置pi，j(i为运动单元序号，j为关键点序号)，完成所有关键点解算后，即可获得各运动单元的运动轨迹；采用样条曲线对各运动单元的运动轨迹pi，j和dt按照规定的路径起点末点速度进行PVT解算。

对单个坐标运动的控制方法有多种，其中较有代表性的是基于S型曲线的加减速控制方法。其特点是将加减速过程分为7个阶段:加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段、减减速段，从而渐变地控制各段的加速度使机械运动速度按S型曲线形式平滑变化，以保证速度光顺，加速度连续，在一定程度上增强机械运行的平稳性。

通过S型曲线规划机械末点轨迹，反向解算获得各运动单元的轨迹关键点，并以此计算相应的PVT轨迹，使得多轴机械运行柔顺，并保证机械运动控制的精度和速度。

当机械末点轨迹中存在状态突变时，解算到各运动单元的PVT也会突变，PVT的突变会导致瞬时加速度和加加速度(捷度)变化过大，对机械结构和电机造成冲击，甚至导致系统崩溃。为此需要对PVT的计算采用过渡点的方式进行优化，并尽可能减少由此产生的机械运动路径偏移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于捷度控制的多轴机械运动轨迹规划方法，其可以修正机械末点运动突变导致的运动过程中，由于机械结构和驱动电机冲击过大的问题。

本发明的技术方案如下：一种基于捷度控制的多轴机械运动轨迹规划方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、设置多轴机械的捷度阈值和加速度阈值；

步骤2、获得多轴机械各个运动轴的PT曲线，并利用捷度阈值和加速度阈值标记各个运动轴PVT曲线上所有的突变点；

步骤3、利用插值算法替换所有突变点；

步骤4、利用各个运动轴PT曲线计算获得各种PVT曲线；

步骤5、利用运动轴PT曲线反算机械末点运动轨迹，并进行新轨迹与原始轨迹的偏差计算。

所述的步骤2具体包括：

步骤2.1、利用现有常规方法获得各个运动轴PT曲线；

步骤2.2、根据各个运动轴的PT曲线，根据捷度阈值和加速度阈值标记各个运动轴PVT曲线上所有的突变点。

所述的步骤2.1中获得各个运动轴PT曲线的具体步骤为：

步骤2.1.1、根据具体的要求规划机械装置末点的运动路线；

步骤2.1.2、对规划的运动路线进行末点的S曲线运行轨迹规划，获得路径中的关键点P；