[发明专利]基于无限可导的动态升降速运动轨迹的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化领域，涉及一种基于无限可导的动态升降速运动轨迹的方法，适于各类电机控制装备的升速、降速运动过程的平稳轨迹控制。

背景技术

以电机为动力装置的各类机械装备，在起动、停车、升速、降速等动态过程中，均要求速度在特定的时间内从当前值连续变化到目标值，且产生的机械冲击要小，例如：当要求在一个时间内，速度从0连续变化到最大值，则称该时间为最大升速时间；反之，当要求在一个时间内，速度从最大值连续变化到0，则称该时间为最大降速时间。在特定的升降速时间内，其动态过程产生冲击的大小则取决于升降速运动轨迹。目前，常用的动态升降速运动轨迹方法主要有：线性升降速方法、S形升降速方法等。但前者存在的问题在于其加速度是突变的，即动态冲击力大，仅适于非载人及要求不高的一般生产机械中；而后者从理论上讲，比线性升降速方法具有明显优势，可使加速度也是连续变化以减小动态冲击力，但目前常用基于多分段函数进行S形拟合，复杂算法、计算量大、且在各分段点处的加速度导数仍存在不连续问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种以正弦函数为主的基于无限可导的动态升降速运动轨迹的方法，该方法的加速度及其导数连续、动态冲击小、通用性好。

本发明方法包括以下步骤：

步骤(1)根据生产要求设置允许的最大速度                                               （单位：m/min）、最大升降速时间（单位：s）、目标速度（单位：m/min），计算升降速时间（单位：s）；

步骤(2)根据目标速度（单位：m/min）、升降速时间（单位：s）、初始速度（单位：m/min），计算动态升降速过程的实时速度指令值（单位：m/min），并实时地输出给电机驱动器；

步骤(3)根据时间判别及目标速度（单位：m/min），当动态升降速过程结束时，计算稳态速度指令值（单位：m/min），并实时地输出给电机驱动器。

步骤(1)中所述的升降速时间（单位：s）与最大升降速时间（单位：s）、允许的最大速度（单位：m/min）、初始速度（单位：m/min）、目标速度（单位：m/min）之间的函数关系，由如下公式表示：

                                       （1）

步骤(2)中所述的动态升降速过程的实时速度指令值（单位：m/min）与目标速度（单位：m/min）、初始速度（单位：m/min）、升降速时间（单位：s）之间的函数关系，由如下公式表示：

                     （2）

其中，t为动态升降速过程时间（单位：s），为时间t的正弦函数。

步骤(3)中所述的时间判别是当动态升降速过程时间t（单位：s）达到升降速时间（单位：s）之后，计算稳态速度指令值（单位：m/min），稳态速度指令值（单位：m/min）与目标速度（单位：m/min）之间的函数关系，由如下公式表示：

                                       （3）

步骤(2)、步骤(3)中所述的将速度指令实时地输出给电机驱动器，是电机速度指令的生成装置，将由上述计算得到的升降速过程的速度指令，通过接口电路输出电机驱动器的速度指令接收端，以实现对生产运行速度的动态平稳升降速运动轨迹控制。

本发明的有益效果：

（1）不需要增加传感器与现有控制系统的硬件配置；

（2）该方法的动态升降速运动轨迹函数无限可导，加速度等均连续，对机电装备的动态冲击小；

（3）该方法通用性好、计算量小、使用简便；

（4）适于各类电机的动态升降速运动轨迹控制，大大提高了此类系统的运行控制性能。

本发明完全解决了现有技术存在的缺陷，并且实现简单容易。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

基于无限可导的动态升降速运动轨迹的方法的具体步骤为：

步骤(1)根据生产要求设置允许的最大速度（单位：m/min）、最大升降速时间（单位：s）、目标速度（单位：m/min），计算升降速时间（单位：s）；

步骤(2)根据目标速度（单位：m/min）、升降速时间（单位：s）、初始速度（单位：m/min），计算动态升降速过程的实时速度指令值（单位：m/min），并实时地输出给电机驱动器；