[发明专利]一种物流搬运设备S曲线加减速速度规划与控制方法

说明书

本发明涉及一种物流搬运设备S曲线加减速速度规划与控制方法，获取目标位置，根据目标位置和约束条件，确定S曲线形式；如果S曲线为四段S曲线，则通过二分迭代法规划速度段；否则根据约束条件规划速度段；计算S曲线各分段点的位移和速度；根据位置反馈和分段位移比较，确定所在的速度曲线段，对速度曲线进行插补输出，同时对位移进行闭环比例控制。本发明仅通过PLC编程即可实现低成本的S曲线速度控制，不增加额外硬件投入，计算实时性强，控制效果稳定，对于难于实现实时位置反馈的应用场合，本发明避免了传统多段速开环控制速度切换时冲击大，低速定位段时间长的问题，通过闭环控制，保证了速度控制精度。

技术领域

本发明涉及物流搬运设备运动控制技术领域，具体地说是一种物流搬运设备S曲线加减速速度规划与控制方法。

背景技术

在物流设备中，沿直线轨迹运行的机构非常普遍。出于机械安装限制或降低成本的考虑，很多采用了开环控制方式，即仅控制速度，通过认址片(孔)、编码器(尺)等认址装置完成位置定位。开环控制方式难以对全行程进行速度曲线规划，一般采用多段速调速，接近目标位置时采用低速定位。在这种方式下，速度控制不稳定，调速对设备和货物冲击大，定位过程时间长。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种物流搬运设备S曲线加减速速度规划与控制方法，实现了无极调速，并实现了位置反馈对速度的闭环校验与控制，避免了对设备和货物的冲击，显著提高了定位效率，克服了传统的多轨迹段S曲线速度控制算法计算复杂，难于在PLC上实现的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种物流搬运设备S曲线加减速速度规划与控制方法，包括以下步骤：

步骤1：获取目标位置，根据目标位置和约束条件规划速度曲线段，确定S曲线形式；如果S曲线为四段S曲线，则通过二分迭代法重新规划速度曲线段，执行步骤2；否则根据确定的S曲线形式执行步骤2；

步骤2：计算S曲线各速度曲线段分段点的位移和速度；

步骤3：根据位置反馈和分段位移比较，确定所在的速度曲线段，对速度曲线进行插补输出，同时对位移进行闭环比例控制。

所述约束条件包括加加速度J_max、加速度a_max、最大速度V_max以及运动路径长度S。

所述S曲线包括：四段S曲线、五段S曲线、六段S曲线和七段S曲线；其中

四段S曲线包括四个速度曲线段和速度曲线段后的低速定位段；速度曲线段依次为加加速段、减加速段、加减速段、减减速段，且加加速段与减减速段的位移相等，减加速段和加减速段的位移相等；

五段S曲线包括五个速度曲线段和速度曲线段后的低速定位段，速度曲线段依次为加加速段、减加速段、匀速段、加减速段、减减速段和低速定位段，且加加速段与减减速段的位移相等，减加速段和加减速段的位移相等；

六段S曲线包括六个速度曲线段和速度曲线段后的低速定位段，速度曲线段依次为加加速段、匀加速段、减加速段、加减速段、匀减速段、减减速段和低速定位段，且加加速段与减减速段的位移相等，匀加速段和匀减速段的位移相等，减加速段和加减速段的位移相等；

七段S曲线包括七个速度曲线段和速度曲线段后的低速定位段，速度曲线段依次为加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段、减减速段和低速定位段，且加加速段与减减速段的位移相等，匀加速段和匀减速段的位移相等，减加速段和加减速段的位移相等。

所述确定S曲线形式包括以下过程：

(1)当S2(S_Low+S_Mid+S_High)+S_Final时，为七段S曲线；