[发明专利]一种抑制机械运动结构振动的方法及系统

说明书

公开了一种抑制机械运动结构振动的方法及系统。该方法包括：1)计算机械运动结构S型控制曲线的最优加加速度时间；2)基于控制系统的固有频率及阻尼比设置连续输入整形器，并按照伺服周期将其离散化；3)考虑所述连续输入整形器的时滞来计算S型控制曲线的实际加加速度时间；4)基于伺服周期对所述S型控制曲线进行离散并生成当前周期控制指令；5)应用步骤2)中离散化的连续输入整形器对所述当前周期控制指令进行离散卷积，将结果作为伺服电机的控制指令。本发明避免了一般输入整形产生的高速运行振动加剧现象，并且在原有控制基础上，无需增加硬件设备，节省成本。

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，更具体地，涉及一种抑制机械运动结构振动的方法及系统。

背景技术

包括工业机器人、数控机床、数控机械结构等电机驱动的机械运动结构具有高速度、高精度和高平稳性的要求。由于减速器或皮带轮等传动部件的存在，机械运动结构通常具有一定程度的柔性。在低速运行及启动、停止阶段，机械运动结构末端会产生振动现象。机械结构的振动不光会降低系统对指令的响应速度，还会增加工序间的等待时间，降低生产效率与精度。因此，必须要采取有效的措施对机械运动结构的振动进行抑制。

目前的研究主要采用增大系统阻尼、增大结构刚度、PID控制、输入整形等方式控制机械运动结构的振动问题。但是这些控制方法均存在不足。采用增大系统阻尼、增大结构刚度等方法会增加系统整体重量、使系统能耗增大，也容易影响系统的响应速度。利用PID控制方法需要改变系统的控制结构及增加传感器设备，使控制系统复杂程度提高并增加控制成本。普通输入整形通常会增加系统的时滞，降低指令的响应速度。因此，有必要开发一种能够有效抑制机械运动结构振动的方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为了实现机械运动结构全工况下的平稳、快速、精确位置控制，本发明提出了一种结合连续输入整形技术与最优S型控制曲线的振动抑制方法。

根据本发明的一方面，提出一种抑制机械运动结构振动的方法。该方法包括：

1)计算机械运动结构S型控制曲线的最优加加速度时间；

2)基于控制系统的固有频率及阻尼比设置连续输入整形器，并按照伺服周期将其离散化；

3)考虑所述连续输入整形器的时滞来计算S型控制曲线的实际加加速度时间；

4)基于伺服周期对所述S型控制曲线进行离散并生成当前周期控制指令；

5)应用步骤2)中离散化的连续输入整形器对所述当前周期控制指令进行离散卷积，将结果作为伺服电机的控制指令。

优选地，在步骤3)中通过将S型控制曲线的最优加加速度时间减去连续输入整形器的时滞作为S型控制曲线的实际加加速度时间。

优选地，所述S型控制曲线为五段S型控制曲线，其公式为：

其中，j_e为S型控制曲线的加加速度值，t_r为S型控制曲线的加加速度时间，t_s为S型控制曲线的总时长。

5、优选地，在步骤1)中，S型控制曲线的最优加加速度时间通过求解以下公式并结合k的最小允许值来确定：

其中，k＝1,2,3...，ω_n为控制系统的固有频率。