[发明专利]一种基于改进型S曲线加减速的PVT控制方法

说明书

本发明公开了一种基于改进型S曲线加减速的PVT控制方法，包括：通过给定的始末速度(v_s，v_e)、时间T和运动限制参数Φ_cp，将可规划区域划分为四个子范围，然后根据给定的目标位移S在相应的子范围内进行速度规划；其中，曲线P1包含的区域为所能规划位移的最大值，P5所包含的区域为所能规划位移的最小值，在P1和P5之间则是可以规划的中间值，P1‑P5五条曲线将该区域划分为四个子区域。本发明通过制定一系列的规则来简化速度规划的过程，能够降低运算负荷，并在考虑运动时间的同时保持了典型S曲线加减速算法的平滑性，使数控系统加工更加平稳。

技术领域

本公开涉及运动控制技术领域，特别是涉及一种基于改进型S曲线加减速的PVT控制方法及系统。

背景技术

PVT(位置-速度-时间)控制方式是输入始末位置P、速度V、时间T、以及运动参数Φ_cp＝{F,v_max,a_max,J_max}限制，控制系统能够自动规划周期插补位移，保证电动机以给定的速度和时间到达指定的位置。

现有技术中，提出了三次多项式拟合PVT曲线。三次多项式需要始末位置和始末速度，通过构造四元一次方程组进行求解。该方式规划较为简单，但是只考虑终点处运动参数约束，对于中间部分运动参数没有限制，可能会出现实际运动参数超过参数限制Φ_cp而使机械部件损坏。

发明人在研究中发现，典型S曲线加减速算法能够保证加速度的连续性和平滑性。加减速过程可以分为加速段(ACC)、匀速段(CV)和减速段(DEC)。每段的速度规划是在给定的位移S、始末速度(v_s，v_e)和运动参数限制中计算最小运动时间，而不考虑给定的运动时间，不适合PVT控制。

综上所述，针对如何在满足运行时间T的约束下，保证速度规划的平滑性和简洁性，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的一个方面是提供了一种基于改进型S曲线加减速的PVT控制方法，限定运动参数在给定的范围Φ_cp内，并且保证生成速度的平滑性。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种基于改进型S曲线加减速的PVT控制方法，包括：

通过给定的始末速度(v_s，v_e)、时间T和运动限制参数Φ_cp，将可规划区域划分为四个子范围，然后根据给定的目标位移S在相应的子范围内进行速度规划；

其中，曲线P1包含的区域为所能规划位移的最大值，P5所包含的区域为所能规划位移的最小值，在P1和P5之间则是可以规划的中间值，P1-P5五条曲线将该区域划分为四个子区域。

进一步的技术方案，P1-P5五条曲线如下：

P1曲线包括加速段，匀速段和减速段，时间分别为

P2曲线由加速段和匀速段组成，并且其中表示加速时间；

P3曲线只有加速段，并且加速时间等于运动时间T；

P4曲线由匀速段和加速段组成，并且其中表示加速时间。匀速段时间为该段时间等于P5减速段和匀速段时间之和；

P5曲线包括减速段，匀速段和加速段，时间分别为

在坐标轴中，X轴为时间t，Y轴为速度v。则坐标平面面积代表位移S。