[发明专利]一种基于S曲线的PVT控制方法

说明书

本发明公开了一种基于S曲线的PVT控制方法，它解决了现有技术中加速度变化过大在运行过程中易发生抖动的问题，具有能够保证速度、加速度连续，速度在时间内变化较大时加速度不会发生过大抖动现象，使得数控系统加工时更平稳，加工效率更高的效果；其技术方案为：通过给定的始末位置、始末速度、始末运动时间以及运动参数限制，利用S曲线加减速得到运动总时间T’；判断运动总时间T’与给定始末运动时间T的关系，在T’不满足给定始末运动时间T的情况下，将T’按照等周期S曲线圆整至时间T；当T’满足给定始末运动时间T时，计算插补周期下的插补位移。

技术领域

本发明涉及数控系统运动控制领域，尤其涉及一种基于S曲线的PVT控制方法。

背景技术

PVT(位置-速度-时间)控制方式是输入首末位置P、速度V、时间T，同时设置运动参数限制，控制系统自动规划出周期插补位移，在指定的时间T内，满足首末速度V的前提下达到指定位置P。

现有技术中提出了使用3次多项式拟合PVT曲线，已知首末位置和首末速度，构造四元一次方程组，求解得到以时间t做自变量的一元三次方程。在周期插补时，控制系统输入插补时间求得插补位移，驱动执行器至指定位置。这种方式计算简单，容易规划，但是其加速度不连续，在始末位置处会有较大冲击。

现有技术中提出了使用5次多项式拟合PVT曲线，已知首末位置、始末速度，始末加速度均等于0，构造六元一次方程组求解一元六次方程。这种方式计算较复杂，其始末加速度均约束为0，不会发生冲击，但是当速度V在时间T内变化较大时加速度变化过大发生抖动现象。

综上所述，针对现有技术如何保证数控系统PVT运动控制中加速度连续且不会发生抖动现象，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于S曲线的PVT控制方法，其具有能够保证速度、加速度连续，速度在时间内变化较大时加速度不会发生过大抖动现象，使得数控系统加工时更平稳，加工效率更高的效果。

本发明采用下述技术方案：

一种基于S曲线的PVT控制方法，通过给定的始末位置、始末速度、始末运动时间以及运动参数限制，利用S曲线加减速得到运动总时间T’；判断运动总时间T’与给定始末运动时间T的关系，在T’不满足给定始末运动时间T的情况下，将T’按照等周期S曲线圆整至时间T；当T’满足给定始末运动时间T时，计算插补周期下的插补位移。

进一步的，构造以时间t为自变量的等周期S曲线函数：t＝Φ(t')；

其中，t’表示圆整时间。

进一步的，当T'T时，构造等周期S曲线缩短时间T'至T；圆整之后运动时间变为T，比例函数为Φ'(t)。

进一步的，求解Φ'_max和Φ”'_max，其中，

根据Φ'_max和Φ”_max得到Φ(t)和Φ'(t)的函数方程。

进一步的，由S曲线规划出运行时间区间为[0,T'],经等周期S曲线圆整后的时间区间为[0,T]，得到运动总位移：

进一步的，将插补周期代入运动总位移公式中得到插补位移。

进一步的，当T'T时，构造等周期S曲线延长时间T'至T。

进一步的，求解运动总时间T'时，给定的始末位置P、始末速度V、始末加速度均为0。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：