[发明专利]用于任意曲线运动S加减速控制的速度计算方法

说明书

本发明涉及一种用于任意曲线运动S加减速控制的速度计算方法，它属于运动控制计算领域。本发明计算方法是设接入运动控制系统的驱动器最小响应时间为MINT，为保证运动控制驱动器能及时稳定地响应运动曲线段中的每一段S加速度，在计算曲线点速度vt时，加入最小时间MINT限定，从而保证曲线运动的整个过程中的任意S加减速段时间都能大于或等于驱动响应时间MINT；从而达到运动命令与运动结果一致，保证运动控制系统平稳运动。最小时间限定公式：Vt=MINT*(2/π*acc)+v0。本发明能保证运动稳定的情况下能极大地提高运动速度，从而提高运动效率。

技术领域

本发明涉及一种计算方法，尤其是涉及一种用于任意曲线运动S加减速控制的速度计算方法，能以系统的最高速度运动却又能保持运动系统运动状态的稳定，从而提高运动效率，减小机械磨损的一种方法，它属于运动控制计算领域。

背景技术

近年来，运动控制技术有了较大的提高，并成功的将运动控制技术应用于各类自动或半自动控制设备；从而大幅度的节省人力，提高生产效率。

为了让运动平稳，运动控制器控制方式由T形加速改为S形加速度，大大地改善直线运动的稳定性，减少了机械的冲击力；但是在由多轴组成曲线插补运动控制系统中遇到麻烦，尤其是不规则的任意曲线，由于形状多变，每个节点的限止速度不同，无法按照固定的S加速度模型计算，导致运动控制器无法以最优速度运动。本方法提供了一种可变的S加速度模型，很好地解决了不规则曲线运动速度计算问题。

运动控制器若只是实现理想的S形加速命令，不管S加速过程时间的长短，运动可能不能稳定输出、运动结果也可能不是运动控制器输出的命令状态，因为现实情况中所有的驱动器都有自己最小响应时间，若小于最小响应时间，驱动器运动就会失常。要想正常运动，就得任何时刻都符合驱动器的最小响应时间。有运动状态的改变，就有最小响应时间。本方法实现了曲线中任意S加速段都符合驱动器的最小响应时间。

传统的运动控制在遇到形状多变的曲线运动时，一般采用降速度，但牺牲的运动效率；一种采用离散点曲线拟合，拟合光滑后再计算速度，虽然也能提高效率，但计算复杂且计算时间长，需要强大的CPU做支撑，且不能解决所情况，因为有些曲线不能光滑。本方法计算量适中，由于切合了驱动器的最小响应时间，所以能以驱动器的最高响应速度进行运动，从而极大地提高了运动效率。

授权公告日为2015年05月06日，公告号为CN104597845A的中国专利中，公开了一种“一种用于高质量加工的样条曲线插补算法”该专利对数控加工曲线进行快速预插补，记录插补路径的长度和加/减速过程中的极大/小值点；计算加/减速过程的最大加速度和最大加加速度，并将加/减速过程分段，计算各段的二次多项式速度方程；实时插补阶段时根据预插补阶段得到速度方程，采用理论弦长逼近实际弦长的策略建立构造函数，估算插补参数的初值，构建抛物线插值多项式，再利用牛顿迭代法精确计算插补参数。速度规划采用了五段S曲线加减速控制算法，保证速度和加速度的连续变化，加加速度的有界变化，使机床运行平稳；插补参数的计算采用了抛物线插值结合牛顿迭代的方法，将实时插补产生的进给速度波动控制到理想水平，虽然该专利满足质量加工的需求，但是无法以最优速度运动，效率低，故其还是存在上述缺陷。

因此，提供一种能保证运动稳定的情况下能极大地提高运动速度，从而提高运动效率的用于任意曲线运动S加减速控制的速度计算方法，显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种能保证运动稳定的情况下能极大地提高运动速度，从而提高运动效率的用于任意曲线运动S加减速控制的速度计算方法。