[发明专利]兼具运动效率与柔性的轨迹规划加减速控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种兼具运动效率与柔性的轨迹规划加减速控制方法及系统，方法包括利用余弦算法和多项式算法构建加减速曲线模型；根据加减速曲线模型规划运动轨迹，在保持运动平滑程度的同时兼具运动效率。本发明利用余弦算法和多项式算法构建加减速曲线模型，一方面减少了加减速过程中运动系统受到的柔性冲击，增强了运动控制的平滑度，另一方面使加加速度的运动曲线能够在到达最大加加速度后得到保持，显著提高运动效率，解决了现有技术中在保持运动平滑程度的同时无法兼具运动效率的问题。

技术领域

本发明涉及伺服系统运动控制技术领域，尤其涉及一种兼具运动效率与柔性的轨迹规划加减速控制方法及系统。

背景技术

在自动化控制中，加减速控制技术是系统在运动中能够保持高效稳定、减小误差的重要手段和可靠保障。加减速算法的核心是追求效率与柔性的最优融合，在保证系统运动精度的前提下，致力于提高运动效率，同时尽可能减少运动过程中产生的冲击、失步、超程、振荡等问题。

在传统的加减速算法中，直线加减速算法和指数加减速算法在系统运动的启动和终止时加速度数值不为零，存在突变，在高速重载情况下产生的冲击尤为明显。S曲线加减速算法是七段式的加减速算法，能够在较高的运动效率下减少速度变化产生的柔性冲击。三角函数算法的提出进一步减少了速度变化产生的柔性冲击，但是运动效率被降低。

其中三角函数类型的轨迹规划算法经历了正弦加速度、正弦加加速度、类余弦加加速度这一系列的改进发展，系统运动的平滑程度得到了很大的提升，但是同时，整个运动过程的运动效率被降低且忽视，如图1所示。因此如何在保持运动平滑程度的同时使运动效率得到提高是亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中在保持运动平滑程度的同时无法兼具运动效率的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种兼具运动效率与柔性的轨迹规划加减速控制方法，包括：

利用余弦算法和多项式算法构建加减速曲线模型；

根据所述加减速曲线模型规划运动轨迹，在保持运动平滑程度的同时兼具运动效率。

在本发明的一个实施例中，所述加减速曲线模型包括加加速度算法，所述加加速度算法如下：

式中，t₁-t₁₅为加减速过程的十五段时刻，j_max为允许的最大加加速度值，k为三角函数周期参数，Δt_i＝t-t_i。

在本发明的一个实施例中，所述加减速曲线模型的加减速过程包括十五段，分别为加加加速段t₁、匀加加速段t₂、减加加速段t₃、匀加速段t₄、减减加速段t₅、匀减加速段t₆、加减加速段t₇、匀速段t₈、减减减速段t₉、匀减减速段t₁₀、加减减速段t₁₁、匀减速段t₁₂、加加减速段t₁₃、匀加减速段t₁₄以及减加减速段t₁₅。

在本发明的一个实施例中，t₁＝t₃＝t₅＝t₇＝t₉＝t₁₁＝t₁₃＝t₁₅。

在本发明的一个实施例中，t₂＝t₆＝t₁₀＝t₁₄。