[发明专利]一种抑制过冲和反向的跃度自适应S型速度曲线规划方法

说明书

本发明提供了一种抑制过冲和反向的跃度自适应S型速度曲线规划方法，它解决了速度曲线规划过程中的过冲和反向等问题，其常规S曲线进行单次规划时，通过对跃度限幅优化进行速度曲线规划；在常规S曲线规划加减速过程中，基于当前周期的速度和加速度进行跃度自适应调整，同时进行基于跃度自适应S曲线的速度曲线分段规划。本发明具有柔性冲击小、工作平稳性高、安全性高以及加工精度高等优点。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种抑制过冲和反向的跃度自适应S型速度曲线规划方法。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)已广泛应用于石油、化工、电力、汽车制造、纺织、食品加工、3C等工业控制领域。运动控制作为PLC的重要功能之一，广泛应用于机械加工、物流搬运、机器人、印刷、包装、激光切割等行业。高性能的柔性加减速控制是运动控制系统的关键技术之一。常用的梯形和指数加减速控制方法实现简单，但存在一定的不足，这两种控制方法在加减速过程中存在跃度脉冲冲击，这里，跃度定义为加速度或减速度的变化率，由于加速度的不连续，导致加工作业的柔性冲击，会影响系统运动的平稳性和加工的精度以及影响系统设备的使用寿命，难以满足高速、高性能的性能需求。为了克服传统梯形和指数加减速控制方法的不足，改善运行的平稳性，提升加工精度，通常采用S型曲线加减速控制方法。S型曲线因其在加减速过程速度成S型曲线而得名，该控制方法在加减速过程中，加速度始终连续，可保证平滑的加减速运行，减小对系统设备的柔性冲击，改善运行的平稳性，提升加工精度。目前常用的S型曲线加减速控制方法进行点动(JOG)速度控制运行时，通常是按输入点动指令的运动参数进行单次速度曲线规划点动运行至目标速度，这种传统单次规划方式只能按输入的指定参数进行规划，存在一定的不足，当输入跃度值很大时，会在极短时间内达到加速度，这也会造成加速度的突变，进而产生柔性冲击，这种不合理的指令规划参数设置会影响系统运行的平稳性以及加工的精度。此外，若在此点动指令加速运行过程中尝试使用另一条加速度和跃度更小的点动指令来动态地更改其速度，有速度过冲的风险。此点动指令减速运行过程中尝试使用另一条加速度和跃度更小的点动指令来动态地更改其速度，有速度反向的风险。不受指令参数约束的速度过冲和反向会一定程度上影响加工效率，严重的过冲具有巨大的安全隐患，会对系统设备造成不可估量的损坏。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种NURBS曲线直接插补柔性加减速控制方法[201710573955.X]，其包括如下步骤：读取加工代码文件，提取出NURBS曲线相关参数；对NURBS曲线进行预处理，获得NURBS曲线几何特征；采用柔性加减速方法获得符合机床加减速特性的插补点。

上述方案在一定程度上解决了柔性冲击的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如速度规划过程中的过冲和反向等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，有效解决曲线规划过程中速度过冲和反向的跃度自适应S型速度曲线规划方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种抑制过冲和反向的跃度自适应S型速度曲线规划方法，包括如下步骤：

S1：输入点动速度指令1，给定初始参数条件：目标速度V₁、加速度A₁、减速度D₁、加速跃度AJ₁、减速跃度DJ₁；

S2：获取当前执行周期的速度和加速度：和

S3：处理运动方向，令得：