[发明专利]平面直角坐标运动系统的直接轮廓控制方法

摘要

本发明公开了一种直角坐标运动系统的直接轮廓控制方法，通过11个模块化的逻辑处理计算来完成，具体步骤如是：运动规划；轮廓状态监视；速度逆向变换；切向速度产生；切向速度控制；轮廓误差控制；控制量正向变换；X、Y轴的特性匹配；以及X、Y轴的单轴控制。该方法能够对轮廓运动状态进行实时监测，根据实际位置和编程轮廓的解析式，计算出真实轮廓误差。轮廓误差方向实现了轮廓误差与轮廓误差速度的双闭环控制，符合直角坐标运动系统的物理规律，提高了轮廓控制效果。直角坐标与轮廓坐标下速度、控制量的实时变换以及坐标轴的特性匹配，使得各直角坐标轴在不同方向进行轮廓运动时协调一致。能够充分减小轮廓误差，实现高精度的轮廓控制。

主权项

1.平面直角坐标运动系统的直接轮廓控制方法，其特征在于所述控制方法通过11个模块化的逻辑处理计算来完成，具体步骤如下：(1)运动规划：生成轮廓运动切向速度指令规划；根据用户输入的编程轮廓和运动规划约束条件对轮廓运动过程进行规划，生成轮廓运动切向速度指令v_tc与轮廓曲线参数u的关系函数f，v_tc＝f(u)，供后续实时控制环节使用；(2)轮廓状态监视：根据当前X‑Y轴实际位置P_x、P_y以及编程轮廓实时计算轮廓误差e_c、轮廓误差方向当前实际位置对应的编程轮廓曲线的参数u、实际位置对应的切向运动方向其中均为单位方向矢量；(3)速度逆向变换：根据X‑Y两轴速度V_x、V_y及当前的计算沿编程轮廓的实际切向速度v_ta和轮廓误差方向速度v_ca；(4)切向速度产生：计算当前时刻切向进给速度；根据轮廓状态监测模块计算的曲线参数u及运动规划模块生成的f，实时计算当前时刻切向进给的速度指令vtc；(5)切向速度控制：计算切向控制量输出；根据指令切向速度vtc和实际切向速度vta计算切向速度误差evt，其中evt＝vtc‑vta，再由evt根据反馈控制规律计算切向控制量输出UT；(6)轮廓误差控制：根据轮廓状态监视计算的ec及速度逆向变换计算的vca，根据反馈控制规律计算轮廓误差方向控制量输出UC；(7)控制量正向变换：根据当前轮廓状态监视模块计算的将切向控制量U_T和轮廓误差方向控制量U_C，变换成直角坐标下X轴的控制量U_x和Y轴的控制量U_y；(8)X轴控制特性匹配：补偿X单轴控制模块输入/输出的特性，使X‑Y轴的特性匹配；U_x经过该模块处理后，产生实际的X轴控制量(9)X轴单轴控制：根据X轴控制量经过信号处理和功率放大转化成伺服电机的转矩输出，经过机械传动环节驱动X‑Y直角坐标下的X轴移动；(10)Y轴控制特性匹配：补偿Y单轴控制模块输入/输出的特性，使X‑Y轴的特性匹配；U_y经过该模块处理后，产生实际的Y轴控制量(11)Y轴单轴控制：根据Y轴控制量经过信号处理和功率放大转化成伺服电机的转矩输出，经过机械传动环节驱动X‑Y直角坐标下的Y轴移动,在每个伺服控制周期内，运动控制系统重复上述步骤(2)～(11)的过程，即能实现连续的高精度轮廓运动。