[发明专利]一种用于伺服压力机的伺服电机加减速控制方法

摘要

本发明公开了一种用于伺服压力机的伺服电机加减速控制方法，包括以下步骤：构造加速阶段伺服电机加速度函数；建立加速阶段伺服电机速度表达式；建立加速阶段伺服电机旋转位移表达式；构造减速阶段伺服电机加速度函数；建立减速阶段伺服电机速度表达式；建立减速阶段伺服电机旋转位移表达式；确定总加速时间和总减速时间。本发明采用两个不同周期的三角函数作为伺服电机加减速构造函数，使得速度、加速度和加加速度变化连续，避免了加减速过程对机械本体的柔性冲击，提高了压力机运行平稳性，压力机加减速控制柔性较高。本发明充分利用伺服电机额定转速下那段恒定且最大的输出扭矩，可以减少伺服压力机运行周期，提高冲压生产节拍。

主权项

一种用于伺服压力机的伺服电机加减速控制方法，其特征在于：包括以下步骤：A.构造加速阶段伺服电机加速度函数考虑到正弦函数具有无限次连续可导，由其一阶导数得到的加速度也能满足连续要求，因此采用正弦函数作为伺服电机加减速构造函数是合理的；另外，为了充分利用伺服电机额定转速下那段恒定且最大的输出扭矩，采用两个不同周期的正弦函数叠加作为加减速构造函数，在低转速区采用周期较小的正弦函数，减少加速时间；在高转速区采用周期较大的正弦函数，避免系统超出伺服电机转矩；在低转速区采用周期为T＝ta的正弦函数，加速时间段为[0，0.25ta]，在高转速区采用周期为T＝3ta正弦函数，加速时间段为[0.25ta，ta]，当伺服电机从较低转速v1加速到最大转速vmax时，构造的加速度函数如下： α ( t ) = π 2 t a ( v max - v 1 ) sin ( 2 t t a π ) t ∈ [ 0,0.25 t a ] α ( t ) = π 2 t a ( v max - v 1 ) sin [ ( 2 t 3 t a + 1 3 ) π ] t ∈ [ 0.25 t a , t a ] - - - ( 1 ) 式中：a为伺服电机加速度，ta为总加速时间，t为时间坐标，vmax为伺服电机最高转速，v1为伺服电机较低转速，v1＜vmax；B.建立加速阶段伺服电机速度表达式 v ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 1 ) - 1 4 ( v max - v 1 ) cos ( 2 t t a π ) t ∈ [ 0,0.25 t a ] v ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 1 ) - 3 4 ( v max - v 1 ) cos [ ( 2 t 3 t a + 1 3 ) π ] t ∈ [ 0.25 t a , t a ] - - - ( 2 ) 式中：v为速度；C.建立加速阶段伺服电机旋转位移表达式 s ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 1 ) t - t a 8 π ( v max - v 1 ) sin ( 2 t t a π ) t ∈ [ 0,0.25 t a ] s ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 1 ) t - 9 t a 8 π ( v max - v 1 ) sin [ ( 2 t 3 t a + 1 3 ) π ] + t a π ( v max - v 1 ) t ∈ [ 0.25 t a , t a ] - - - ( 3 ) 式中：s为伺服电机旋转位移；D.构造减速阶段伺服电机加速度函数当伺服电机从最高转速vmax过度到较低转速v2时，将减速区间分成两个阶段，在第一阶段采用周期为T＝3td的三角函数构造伺服电机减速度曲线，减速时间段为[0，0.75td]；在第二阶段采用周期为T＝td的三角函数构造伺服电机减速度曲线，减速时间段为[0.75td，td]；构造的减速度函数如下： α ( t ) = - π 2 t d ( v max - v 2 ) sin ( 2 t 3 t d π ) t ∈ [ 0,0.75 t d ] α ( t ) = π 2 t d ( v max - v 2 ) sin ( 2 t t d π ) t ∈ [ 0.75 t d , t d ] - - - ( 4 ) 式中：a为减速度，td为总减速时间，t为时间坐标，vmax为伺服电机最高转速，v2为伺服电机较低转速，v2＜vmax；E.建立减速阶段伺服电机速度表达式 v ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 2 ) + 3 4 ( v max - v 2 ) cos ( 2 t 3 t d π ) t ∈ 0,0.75 t d ] v ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 2 ) - 1 4 ( v max - v 2 ) cos ( 2 t t d π ) t ∈ [ 0.75 t d , t d ] - - - ( 5 ) 式中：v为速度；F.建立减速阶段伺服电机旋转位移表达式 s ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 2 ) t + 9 t d 8 π ( v max - v 2 ) sin ( 2 t 3 t d π ) t ∈ [ 0,0.75 t d ] s ( t ) = 1 4 ( v max + 3 v 2 ) t - t d 8 π ( v max - v 2 ) sin ( 2 t t d π ) + t d π ( v max - v 2 ) t ∈ [ 0.75 t d , t d ] - - - ( 6 ) 式中：s为伺服电机旋转位移；G.确定总加速时间和总减速时间为充分发挥伺服电机性能，使加减速阶段运行时间最短，选取 t a = | v max - v 1 | 2 A a max π t d = | v max - v 2 | 2 A d max π - - - ( 7 ) 式中：Aamax和Admax分别为伺服电机最大加速度和最大减速度。