一种运动规划方法、装置、介质及电机与流程

专利2026-02-04  2


本发明涉及工业自动化领域,特别涉及一种运动规划方法、装置、介质及电机。


背景技术:

1、在数控加工或者常见的一些运动控制系统场景中,加工路径或加工轨迹的平稳性,精确性,高效性是尤其需要考虑的指标,因此加工路径的速度规划对轴的重要性不言而喻。由于控制系统都是采用周期性输出插值数据的方式来进行轴的控制,也即基于预先定义的加工路径或运动轨迹数据,在每个插补周期内计算并生成连续的运动控制指令。这些运动控制指令包括轴的目标位置、速度和加速度等参数,通过插值算法在插补周期内实现对轴位置的精确控制,确保系统能够按照预期的路径进行平稳和准确的运动。

2、而实际在计算路径曲线时,得出的每一段的规划时间可能不是插补周期的整数倍,对于这种计算时间值除以插补周期得到的小数部分,称为圆整误差。这种圆整误差会严重影响整个系统实际运行的稳定性和精度。现有技术中通常通过调整加加速度值来优化圆整误差,但是加加速度值的设置逻辑复杂。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种运动规划方法、装置、介质及电机,使用5段式s型加减速规划,消除了圆整误差,不涉及加加速度值的设定,且在减速和减速阶段的速度是单调递增或递减,不会出现反转现象,且可以保证控制系统按照预期路径进行平稳和精确的运动,提高了系统的运行稳定性和加工精度;相比于传统7段式s型曲线的控制方式而言,极大减少了计算量。

2、一方面,本技术提供了一种运动规划方法,包括:

3、获取用户设置的第一运动规划参数,根据所述第一运动规划参数和当前运动参数确定运动轨迹,所述运动轨迹包括加速运动过程和/或匀速运动过程和/或减速运动过程;

4、确定所述运动轨迹中每个运动过程对应的运动时间和运动位移;

5、对每个所述运动时间做圆整处理,得到目标时间;所述目标时间为插补周期的整数倍;

6、根据每个所述目标时间和预设关系表达式确定每个运动过程的控制方程,所述控制方程包括位置控制方程、速度控制方程、和/或加速度控制方程;

7、根据每个所述运动过程的控制方程按照插补周期生成运动控制指令,根据所述运动控制指令控制电机运动;所述运动控制指令包括位置控制指令、速度控制指令、和/或加速度控制指令。

8、在一种实施例中,获取用户设置的第一运动规划参数之后,还包括:

9、根据所述第一运动规划参数和所述当前运动参数对所述第一运动规划参数进行调整,得到第二运动规划参数;

10、根据所述第一运动规划参数和当前运动参数确定运动轨迹,包括:

11、根据所述第二运动规划参数、所述当前运动参数确定所述运动轨迹。

12、在一种实施例中,根据所述第一运动规划参数和所述当前运动参数对所述第一运动规划参数进行调整,得到第二运动规划参数,包括:

13、根据所述第一运动规划参数中的末速度和目标位移、以及所述当前运动参数中的当前速度和当前位置确定是否需要对所述第一运动规划参数进行调整,所述目标位移为由当前位置运动至目标位置对应的位移;

14、若需要,则调整所述第一运动规划参数中的最大规划加速度、和/或最大规划减加速度和/或末速度。

15、在一种实施例中,根据所述第一运动规划参数中的末速度和目标位移、以及所述当前运动参数中的当前速度和当前位置确定是否需要对所述第一运动规划参数进行调整,包括:

16、判断所述当前速度的方向与所述目标位移的方向是否相同;

17、若相同,则计算所述当前速度按照所述第一运动规划参数中的最大规划加速度或最大规划减加速度达到所述末速度时需要的第一位移,根据所述第一位移和所述目标位移确定是否需要调整所述最大规划加速度和/或所述最大规划减加速度和/或所述末速度;

18、若不相同,则计算所述当前速度按照所述最大规划减加速度减速到零的位移增量,根据所述位移增量和所述目标位移确定是否需要调整所述最大规划加速度和/或所述末速度。

19、在一种实施例中,根据所述第一位移和所述目标位移确定是否需要调整所述最大规划加速度和/或所述最大规划减加速度和/或所述末速度,包括:

20、在所述第一位移大于所述目标位移,且所述当前速度大于所述末速度时,根据所述第一位移和所述目标位移调整所述最大规划减加速度;

21、在所述第一位移大于所述目标位移,且所述当前速度小于所述末速度时,根据所述第一位移和所述目标位移调整所述最大规划加速度;在调整后的最大规划加速度大于最大规划加速度限制值时,保持所述最大规划加速度不变,并根据所述目标位移、所述当前速度和所述最大规划加速度调整所述末速度。

22、在一种实施例中,根据所述位移增量和所述目标位移确定是否需要调整所述最大规划加速度和/或所述末速度,包括:

23、计算由零以所述最大规划加速度加速至所述末速度所需要的第二位移;

24、在所述第二位移大于所述目标位移的绝对值与所述位移增量的和值时,根据所述和值和所述末速度调整所述最大规划加速度,并在调整后的最大规划加速度大于最大规划加速度限制值时,保持所述最大规划加速度不变,并根据所述和值、所述最大规划加速度调整所述末速度。

25、在一种实施例中,所述预设关系表达式的确定方式为:

26、设计预设加减速模型,预设加减速模型包括加速度增大的第一阶段、加速度减小的第二阶段、加速度为零的第三阶段、减加速度增大的第四阶段和减加速度减小的第五阶段;

27、利用五次多项式拟合所述预设加减速模型的加速运动过程的第一位移方程、减速运动过程的第二位移方程,所述加速运动过程包括第一阶段和第二阶段对应的过程,所述减速运动过程包括第四阶段和第五阶段对应的过程;

28、利用线性方程拟合所述预设加减速模型的匀速运动过程的第三位移方程,所述匀速运动过程包括第三阶段对应的过程,每个位移方程表征在当前运动过程中位移随时间变化的对应关系;

29、根据每个所述运动过程对应的运动时间和运动位移、以及所述运动轨迹对应的运动规划参数确定所述第一位移方程、所述第二位移方程和所述第三位移方程中的时间系数;

30、所述预设关系表达式为每个所述时间系数与所述运动过程对应的运动时间和运动位移、以及所述运动轨迹对应的运动规划参数的对应关系。

31、另一方面,本技术提供了一种运动规划装置,包括:

32、存储器,用于存储计算机程序;

33、处理器,用于在执行计算机程序时,实现如上述所述的运动规划方法的步骤。

34、另一方面,本技术提供了一种非易失性存储介质,所述非易失性存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的运动规划方法的步骤。

35、另一方面,本技术提供了一种电机,包括如上述所述的运动规划装置。

36、本发明提供了一种运动规划方法、装置、介质及电机,该方案通过获取用户设置的运动规划参数,并结合当前的运动参数,确定了运动轨迹的每个运动过程对应的确切运动时间,确保每个运动时间都是插补周期的整数倍,从而消除了圆整误差;此外,利用预设关系表达式确定了每个运动过程对应的控制方程,包括位移、速度和加速度的控制方程,进而在插补周期内生成连续且准确的运动控制指令,根据控制方程可以确定每个周期内的精确的位置、速度和加速度参数,不涉及加加速度值的设定,且可以保证控制系统按照预期路径进行平稳和精确的运动,提高了系统的运行稳定性和加工精度。


技术特征:

1.一种运动规划方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的运动规划方法,其特征在于,获取用户设置的第一运动规划参数之后,还包括:

3.如权利要求2所述的运动规划方法,其特征在于,根据所述第一运动规划参数和所述当前运动参数对所述第一运动规划参数进行调整,得到第二运动规划参数,包括:

4.如权利要求3所述的运动规划方法,其特征在于,根据所述第一运动规划参数中的末速度和目标位移、以及所述当前运动参数中的当前速度和当前位置确定是否需要对所述第一运动规划参数进行调整,包括:

5.如权利要求4所述的运动规划方法,其特征在于,根据所述第一位移和所述目标位移确定是否需要调整所述最大规划加速度和/或所述最大规划减加速度和/或所述末速度,包括:

6.如权利要求4所述的运动规划方法,其特征在于,根据所述位移增量和所述目标位移确定是否需要调整所述最大规划加速度和/或所述末速度,包括:

7.如权利要求1-6任一项所述的运动规划方法,其特征在于,所述预设关系表达式的确定方式为:

8.一种运动规划装置,其特征在于,包括:

9.一种非易失性存储介质,其特征在于,所述非易失性存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的运动规划方法的步骤。

10.一种电机,其特征在于,包括如权利要求8所述的运动规划装置。


技术总结
本发明公开了一种运动规划方法、装置、介质及电机,涉及工业自动化领域,该方案通过获取用户设置的运动规划参数,并结合当前的运动参数,确定了运动轨迹的每个运动过程对应的确切运动时间,确保每个运动时间都是插补周期的整数倍,从而消除了圆整误差;此外,利用预设关系表达式确定了每个运动过程对应的控制方程,包括位移、速度和加速度的控制方程,进而在插补周期内生成连续且准确的运动控制指令,根据控制方程可以确定每个周期内的精确的位置、速度和加速度参数,不涉及加加速度值的设定,且可以保证控制系统按照预期路径进行平稳和精确的运动,提高了系统的运行稳定性和加工精度。

技术研发人员:何耀滨,李岩,黄海飞
受保护的技术使用者:深圳市英威腾电气股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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