一種全閉環(huán)伺服控制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制方法、裝置及系統(tǒng)，其通過(guò)首先獲取負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置ST的距離S，然后獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離Sc，最后將Sc與負(fù)載的最大減速距離S1比較，當(dāng)Sc大于S1時(shí)，將負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，以獲得較好的控制精度；當(dāng)Sc小于S1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸減速，Sc減小，當(dāng)Sc小于系統(tǒng)的控制精度后，系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就不再運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而負(fù)載也會(huì)停止，因此系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的慣性而超出控制精度，避免了反復(fù)回調(diào)的過(guò)程。
【專利說(shuō)明】—種全閉環(huán)伺服控制方法、裝置及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及自動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種全閉環(huán)伺服控制方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著伺服控制系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不同，所需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也會(huì)有所區(qū)別。
[0003]現(xiàn)有全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)中，反饋器件均安裝在負(fù)載上，即反饋的輸入量來(lái)自系統(tǒng)最終的控制對(duì)象，因此當(dāng)系統(tǒng)依靠PID進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，由于絕對(duì)位置傳感器的控制目標(biāo)達(dá)到控制精度要求時(shí)，負(fù)載自身的慣量會(huì)導(dǎo)致負(fù)載還繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而超出控制精度，產(chǎn)生回調(diào)，需經(jīng)多次震蕩回調(diào)才能穩(wěn)定到目標(biāo)位置，控制效率較低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制方法、裝置及系統(tǒng)，以避免閉環(huán)伺服系統(tǒng)出現(xiàn)多次震蕩回調(diào)過(guò)程，獲得較高的控制效率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下:
[0006]一種全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的控制方法，應(yīng)用于一種全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，包括:
[0007]計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置S#與目標(biāo)位置St之間的距離，并將其作為第一距離S ;所述第一坐標(biāo)系為所述目標(biāo)位置所在的坐標(biāo)系；
[0008]根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將其作為第二距離S。；
[0009]計(jì)算負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1 ；
[0010]對(duì)所述第二距離S。與所述最大減速距離S1大小進(jìn)行比較；
[0011]當(dāng)S。SS1時(shí)，獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置并將其作為所述全閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)Sc^s1時(shí)，獲取負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置將其作為所述全閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋輸入。
[0012]優(yōu)選的，所述計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St之間的距離，并將其作為第一距離S,包括:
[0013]獲取負(fù)載在第二坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置;所述`第二坐標(biāo)系為所述負(fù)載自身的坐標(biāo)系;
[0014]獲取所述第二坐標(biāo)系中，與所述第一坐標(biāo)系中的零點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的初始位置Se ；
[0015]根據(jù)公式Sjt=Sjp_SE得到負(fù)載所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjt ；
[0016]根據(jù)公式S=ST_Sjt得到所述第一距離S。
[0017]優(yōu)選的，所述根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將其作為第二距離S。，包括:
[0018]獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的初始位置Sx ；[0019]根據(jù)公式Sc=S0-Sx得到所述第二距離Sc；其中，所述S0為所述第一距離S在上電初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值。
[0020]優(yōu)選的，所述計(jì)算負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1包括:
[0021 ] 根據(jù)加速度公式S1=0.5at2得到所述最大減速距離S1 ；
[0022]其中a為所述全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的最大性能，t為系統(tǒng)以最大性能減速至停止所需要的時(shí)間。
[0023]一種全閉環(huán)伺服控制裝置，應(yīng)用于一種全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，包括:
[0024]第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置S#與目標(biāo)位置St之間的距離，并將其作為第一距離S ;所述第一坐標(biāo)系為所述目標(biāo)位置所在的坐標(biāo)系；
[0025]第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將其作為第二距離Sc；
[0026]第三計(jì)算模塊，用于計(jì)算負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1 ；
[0027]比較確定模塊，用于對(duì)第二距離S。與最小減速距離S1的大小進(jìn)行比較，當(dāng)Sc≤S1時(shí)，獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置并將其作為反饋輸入，并在Sc小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)Sc＞S1時(shí)，獲取負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置將其作為反饋輸入。
[0028]優(yōu)選的，所述第一計(jì)算模塊包括:
[0029]負(fù)載位置獲取單元，用于獲取負(fù)載在所述第二坐標(biāo)系中的實(shí)際位置Sjp ；
[0030]初始位置獲取單元，用于獲取所述第二坐標(biāo)系中，與所述第一坐標(biāo)系中的零點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的初始位置Se ；
[0031]分別與所述負(fù)載位置獲取單元、所述初始位置獲取單元相連接的第一計(jì)算單元，用于根據(jù)公式Sjt=Sjp-SE和S=ST-Sjt計(jì)算得到所述第一距離S。
[0032]優(yōu)選的，所述第二計(jì)算模塊包括:
[0033]執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元，用于獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sx ；
[0034]與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元相連接的第二計(jì)算單元，用于根據(jù)公式Sc=Stl-Sx計(jì)算得到所述第二距離Sc；其中，所述S0為所述第一距離S在上電初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值。
[0035]優(yōu)選的，所述比較確定模塊包括:
[0036]比較單元，用于對(duì)Sc與S1的大小進(jìn)行比較，當(dāng)Sc小于S1時(shí)，發(fā)出第一輸出命令，當(dāng)Sc大于S1時(shí),發(fā)出第二輸出命令；
[0037]與所述比較單元相連接的輸出單元，用于當(dāng)接收到所述第一輸出命令時(shí)，將所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置Sx作為反饋輸入，并在Sc小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)接收到所述第二輸出命令時(shí)，將所述負(fù)載的當(dāng)前位置Sjp作為反饋輸入。
[0038]一種全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、嚙合齒輪、負(fù)載，以及上述任一種全閉環(huán)伺服控制裝置。
[0039]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)公開(kāi)的全閉環(huán)伺服控制方法、裝置及系統(tǒng)，通過(guò)首先獲取負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St的距離S，然后獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離Sc，最后將Sc與負(fù)載的最大減速距離S1比較，當(dāng)Sc大于S1時(shí)，將負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)可以獲得較好的控制精度；當(dāng)Sc小于S1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)由于緩沖距離短，受控對(duì)象轉(zhuǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸進(jìn)行減速，且S。不斷減小，當(dāng)S。小于系統(tǒng)的控制精度后，系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就不再運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而負(fù)載也會(huì)停止，因此系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的慣性而超出控制精度，也就不會(huì)出現(xiàn)反復(fù)回調(diào)的過(guò)程，相應(yīng)控制效率也較高。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0040]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041]圖1為本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制方法的流程圖；
[0042]圖2為本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制方法的流程圖；
[0043]圖3為本申請(qǐng)又一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0044]圖4為本申請(qǐng)又一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖5為本申請(qǐng)又一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖,對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0047]實(shí)施例一
[0048]圖1為本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制方法的流程圖。
[0049]如圖1所示，本實(shí)施例公開(kāi)的全閉環(huán)伺服控制方法包括:
[0050]SlOl:計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St的距離，并將該距離作為第一距離S ；
[0051]其中第一坐標(biāo)系為目標(biāo)位置所在的坐標(biāo)系。
[0052]S102:根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將該距離作為第二距離S。；
[0053]S103:獲取負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1 ；
[0054]S104:對(duì)S。與S1大小進(jìn)行比較，當(dāng)S。≤S1時(shí)，獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置并將其作為全閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)Sc^S1時(shí)，獲取負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置將其作為所述全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的反饋輸入。
[0055]從以上方法步驟可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)首先計(jì)算得到負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St的距離S，然后計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離S。，隨之將S。與最大減速距離S1比較，當(dāng)S。大于S1時(shí),將負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)可以獲得較好的負(fù)載跟蹤精度；當(dāng)S。小于或等于S1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)由于緩沖距離短，受控對(duì)象轉(zhuǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸進(jìn)行減速，S。也不斷減??；當(dāng)S。小于系統(tǒng)要求的控制精度后，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制，即系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不再運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度很小，其慣性也很小，故即使負(fù)載在較小的慣性下運(yùn)動(dòng)至停止，也不會(huì)超出系統(tǒng)的控制精度，也就不會(huì)出現(xiàn)多次震蕩回調(diào)的過(guò)程，相應(yīng)控制效率也較高。
[0056]實(shí)施例二
[0057]圖2為本申請(qǐng)另一實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制方法的流程圖。
[0058]如圖2所示，本實(shí)施例包括如下步驟:
[0059]S201:獲取負(fù)載在第二坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjp ；
[0060]Sjp可由與負(fù)載連接的絕對(duì)位置傳感器檢測(cè)得到，該值在上電初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的初始值Smi是固定的，其后隨著負(fù)載位置的變化而變化；所述第二坐標(biāo)系即負(fù)載自身的坐標(biāo)系，也即絕對(duì)位置傳感器自身的坐標(biāo)系。
[0061]S202:獲取第二坐標(biāo)系中與第一坐標(biāo)系的零點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)的初始位置Se ；
[0062]Se相當(dāng)于同一位置在第一坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值Y1與其在第二坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值Y2的差值，該值可作為系統(tǒng)的固有參數(shù)，在系統(tǒng)裝配完成后即固定，即Y2=Y1-Se，用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換。
[0063]S203:然后根據(jù)公式Sjt=Sjp_SE和S=ST_Sjt計(jì)算得到負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置S#與其在第一坐標(biāo)系中的目標(biāo)位置St之間的第一距離S ；
[0064]即S=St- (Sjp-Se)0
[0065]S204:獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sx ；
[0066]Sx可由與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接的增量編碼器檢測(cè)得到，其在初始上電時(shí)刻對(duì)應(yīng)的初始值為0，其后隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置變化而變化，表示從上電初始時(shí)刻至當(dāng)前時(shí)刻，執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)的距離。
[0067]S205:根據(jù)公式Sc=Stl-Sx得到為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的
距離Sc ；
[0068]實(shí)際上，Sc=Setl-Sx，其中，Sc0為上電初始時(shí)刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離；由于負(fù)載隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)而移動(dòng)，故上電初始時(shí)刻，為使負(fù)載到達(dá)目標(biāo)位置，執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離Setl與負(fù)載的目標(biāo)位置與其當(dāng)前位置之間的距離Stl相等，即Setl=Stl，其中，S0也即第一距離在上電初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值，S0=St- (SjpC1-SE)。
[0069]S206:獲取負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1 ；
[0070]負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1即負(fù)載能以系統(tǒng)最大性能減速至停止所需要的距離；所謂系統(tǒng)最大性能，即為系統(tǒng)所能夠提供的最大加速度a，根據(jù)加速度的相關(guān)公式S1=0.5at2可以得到最小減速距離S1，其中t為系統(tǒng)要求的換向時(shí)間的一半。
[0071]上述換向時(shí)間，是指負(fù)載超過(guò)系統(tǒng)要求的控制精度范圍，又再次返回至上述控制精度范圍內(nèi)的時(shí)間；所述控制精度表示系統(tǒng)允許的誤差范圍，通常表示為角度范圍，相應(yīng)的，本申請(qǐng)實(shí)施例所涉及的各種距離均以角度表示。
[0072]例如系統(tǒng)要求的控制精度為0.2°，負(fù)載在±60°的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)(即)，根據(jù)控制精度要求，負(fù)載的運(yùn)動(dòng)不得超過(guò)60.2° ;但實(shí)際負(fù)載會(huì)超出，那么由超過(guò)60.2°的時(shí)刻到負(fù)載再次回到60.2°的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔即為換向時(shí)間。該值在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定，故視為已知量。
[0073]S207:對(duì)Sc與S1的大小進(jìn)行比較；
[0074]S208:當(dāng)S。( S1時(shí)，將在第一坐標(biāo)系中所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置Sx作為全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；
[0075]當(dāng)S。小于S1的時(shí)候，由于緩沖距離短，受控對(duì)象轉(zhuǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸進(jìn)行減速，且S。不斷減?。划?dāng)S。小于系統(tǒng)要求的控制精度后，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制，即系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就不再運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度很小，其慣性也很小，故即使負(fù)載在較小的慣性下運(yùn)動(dòng)至停止，也不會(huì)超出系統(tǒng)的控制精度。
[0076]S209:當(dāng)S^S1時(shí)，將負(fù)載在第二坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjp作為全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的反饋輸入。
[0077]當(dāng)S。大于S1的時(shí)候，表明負(fù)載的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置仍存在足夠的緩沖距離，因此采用絕對(duì)位置傳感器輸出的信息Sjp作為反饋輸入，由于反饋輸入直接反應(yīng)最終控制對(duì)象，因此在跟蹤過(guò)程中，不斷調(diào)整跟蹤位置，能有效避免由于齒隙等機(jī)械因素帶來(lái)的影響，因此跟蹤精度較高。
[0078]從以上方法步驟可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)首先計(jì)算得到負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St的距離S，然后計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離S。，隨之將S。與最大減速距離S1比較，當(dāng)S。大于S1時(shí),將負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)可以獲得較好的負(fù)載跟蹤精度；當(dāng)S。小于等于S1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)由于緩沖距離短，受控對(duì)象轉(zhuǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸進(jìn)行減速，且S。不斷減??；當(dāng)S。小于系統(tǒng)要求的控制精度后，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制，即系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不再運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度很小，其慣性也很小，故即使負(fù)載也會(huì)停止，因此本實(shí)施例中的伺服系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的慣性而超出控制精度，也就不會(huì)出現(xiàn)多次震蕩回調(diào)的過(guò)程，相應(yīng)控制效率也較高。
[0079]實(shí)施例三
[0080]圖3為本申請(qǐng)又一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0081]如圖3所示，本實(shí)施例公開(kāi)的全閉環(huán)伺服控制裝置包括第一計(jì)算模塊40、第二計(jì)算模塊50、第三計(jì)算模塊60和比較確定模塊70，其中:比較確定模塊70分別與第一計(jì)算模塊40、第二計(jì)算模塊50、第三計(jì)算模塊60相連接。
[0082]第一計(jì)算模塊40用于計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St之間的距離，并將其作為第一距離S。
[0083]第二計(jì)算模塊50用于根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將其作為第二距離S。。
[0084]第三計(jì)算模塊60用于計(jì)算負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離Siq
[0085]比較確定模塊70用于對(duì)第二距離S。與最大減速距離S1的大小進(jìn)行比較，當(dāng)S?！躍1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在其自身的坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)S^s1時(shí)，將負(fù)載在第二坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置S#作為反饋輸入。[0086]從以上結(jié)構(gòu)及功能可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)首先計(jì)算得到負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置S#與目標(biāo)位置St的距離S，然后計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離S。，隨之將S。與最大減速距離S1比較，當(dāng)S。大于S1時(shí),將負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)可以獲得較好的負(fù)載跟蹤精度；當(dāng)S。小于或等于S1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)由于緩沖距離短，受控對(duì)象轉(zhuǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸進(jìn)行減速，且執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與其目標(biāo)位置的距離S。逐漸減小，當(dāng)S。小于系統(tǒng)的控制精度后，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制，即系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就不再運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而負(fù)載也會(huì)停止，因此本實(shí)施例中的伺服系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的慣性而超出穩(wěn)態(tài)精度，也就不會(huì)出現(xiàn)多次震蕩回調(diào)的過(guò)程，相應(yīng)控制效率也較高。
[0087]實(shí)施例四
[0088]圖4本申請(qǐng)又一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0089]本實(shí)施例公開(kāi)的閉環(huán)伺服控制裝置包括第一計(jì)算模塊40、第二計(jì)算模塊50、第三計(jì)算模塊60和比較確定模塊70。其中，第一計(jì)算模塊40包括:負(fù)載位置獲取單元41、初始位置獲取單元42、第一計(jì)算單元43 ;第二計(jì)算模塊50包括:執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元51、第二計(jì)算單元52 ;比較確定模塊70包括:比較單元71和輸出單元72。
[0090]負(fù)載位置獲取單元41用于獲取負(fù)載在第二坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjp ;在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)與負(fù)載連接的絕對(duì)位置傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0091]初始位置獲取單元42用于獲取所述第二坐標(biāo)系中，與所述第一坐標(biāo)系中的零點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的初始位置Se ；
[0092]第一計(jì)算單元43分別與負(fù)載位置獲取單元41、初始位置獲取單元42相連接，用于根據(jù)公式sjt=sjp-sE和s=sT-sjt計(jì)算得到所述第一距離S。
[0093]執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元51用于獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sx ;在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)系相連接的增量編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0094]第二計(jì)算單元52與執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元51相連接，用于根據(jù)公式Sc=Stl-Sx計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離S。。其中，所述Stl為所述第一距離S在上電初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值。
[0095]第三計(jì)算模塊60用于計(jì)算得到負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1，負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1即負(fù)載能以系統(tǒng)最大性能減速至停止所需要的距離；所謂系統(tǒng)最大性能，即為系統(tǒng)所能夠提供的最大加速度a，根據(jù)加速度的相關(guān)公式S1=0.5at2可以得到最小減速距離S1，其中t為系統(tǒng)要求的換向時(shí)間的一半。
[0096]比較單元71用于對(duì)第二距離S。與最大減速距離S1的大小進(jìn)行比較，當(dāng)S。< S1時(shí)，發(fā)出第一輸出命令；當(dāng)S^s1時(shí)，發(fā)出第二輸出命令。
[0097]輸出單元72用于當(dāng)接收到所述第一輸出命令時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元51獲取的所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置Sx作為反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)接收到所述第二輸出命令時(shí)，將負(fù)載位置獲取單元41獲取的所述負(fù)載的當(dāng)前位置S#作為反饋輸入。
[0098]從以上結(jié)構(gòu)及功能可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)首先計(jì)算得到負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置s#與目標(biāo)位置St的距離S，然后計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離S。，隨之將S。與最大減速距離S1比較，當(dāng)S。大于S1時(shí),將負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)可以獲得較好的控制精度；當(dāng)S。小于等于S1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)由于緩沖距離短，受控對(duì)象轉(zhuǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸進(jìn)行減速，且S。也逐漸減小，當(dāng)S。小于系統(tǒng)的控制精度后，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制，即系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不再運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度很小，其慣性也很小，故即使負(fù)載在較小的慣性下運(yùn)動(dòng)至停止，也不會(huì)超出系統(tǒng)的控制精度，也就不會(huì)出現(xiàn)多次震蕩回調(diào)的過(guò)程，相應(yīng)控制效率也較高。
[0099]實(shí)施例五
[0100]圖5為本申請(qǐng)又一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)的一種全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0101]如圖5所示，本實(shí)施例包括驅(qū)動(dòng)控制單元10、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)20、負(fù)載30、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)33、嚙合齒輪32和以上任一實(shí)施例公開(kāi)的全閉環(huán)伺服控制裝置。
[0102]由驅(qū)動(dòng)控制單元10發(fā)送相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)20進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)33，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)33多采用大模數(shù)的齒輪進(jìn)行多級(jí)減速，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)33帶動(dòng)負(fù)載30的嚙合齒輪32轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)負(fù)載30運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)負(fù)載30上安裝的絕對(duì)位置傳感器411用于獲取負(fù)載在第二坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjp ;執(zhí)行機(jī)構(gòu)20上設(shè)置有增量編碼器511，用于獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)20在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sx。
[0103]從以上技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)通過(guò)上述全閉環(huán)伺服控制裝置確定系統(tǒng)的反饋輸入，即首先計(jì)算得到負(fù)載在第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St的距離S，然后計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離S。，隨之將S。與負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1比較，當(dāng)S。大于S1時(shí)，將負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)可以獲得較好的控制精度；當(dāng)S。小于或等于S1時(shí)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置作為反饋輸入，此時(shí)由于緩沖距離短，受控對(duì)象轉(zhuǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置逐漸接近其目標(biāo)位置的過(guò)程中，系統(tǒng)逐漸進(jìn)行減速，
S。也不斷減??；當(dāng)S。小于系統(tǒng)要求的控制精度后，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制，即系統(tǒng)不再給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不再運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度很小，其慣性也很小，故即使負(fù)載在較小的慣性下運(yùn)動(dòng)至停止，也不會(huì)超出系統(tǒng)的控制精度，也就不會(huì)出現(xiàn)多次震蕩回調(diào)的過(guò)程，相應(yīng)控制效率也較高。
[0104]最后，還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的`情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0105]本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0106]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的控制方法，應(yīng)用于一種全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置S#與目標(biāo)位置St之間的距離，并將其作為第一距離S ;所述第一坐標(biāo)系為所述目標(biāo)位置所在的坐標(biāo)系； 根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將其作為第二距離S。； 計(jì)算負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1 ； 對(duì)所述第二距離S。與所述最大減速距離S1大小進(jìn)行比較； 當(dāng)S。< S1時(shí)，獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置并將其作為所述全閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)S^S1時(shí)，獲取負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置將其作為所述全閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋輸入。
2.如權(quán)利要求1的控制方法，其特征在于，所述計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置Sjt與目標(biāo)位置St之間的距離，并將其作為第一距離S，包括: 獲取負(fù)載在第二坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置S# ;所述第二坐標(biāo)系為所述負(fù)載自身的坐標(biāo)系； 獲取所述第二坐標(biāo)系中，與所述第一坐標(biāo)系中的零點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的初始位置Se ； 根據(jù)公式S#=S#-SE得到負(fù)載所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sjt ； 根據(jù)公式S=ST-S#得到所述第一距離S。
3.如權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將其作為第二距離S。，包括: 獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的初始位置Sx ；
根據(jù)公式Sc=Stl-Sx得到所述第二距離S。；其中，所述Stl為所述第一距離S在上電初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值。
4.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述計(jì)算負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1包括: 根據(jù)加速度公式S1=0.5at2得到所述最大減速距離S1 ； 其中a為所述全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的最大性能，t為系統(tǒng)以最大性能減速至停止所需要的時(shí)間。
5.一種全閉環(huán)伺服控制裝置，應(yīng)用于一種全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算第一坐標(biāo)系中負(fù)載的當(dāng)前位置S#與目標(biāo)位置St之間的距離，并將其作為第一距離S ;所述第一坐標(biāo)系為所述目標(biāo)位置所在的坐標(biāo)系； 第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一距離S計(jì)算為使負(fù)載到達(dá)所述目標(biāo)位置St、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要移動(dòng)的距離，并將其作為第二距離S。； 第三計(jì)算模塊，用于計(jì)算負(fù)載減速至停止所需的最大減速距離S1 ； 比較確定模塊，用于對(duì)第二距離S。與最小減速距離S1的大小進(jìn)行比較，當(dāng)S。< S1時(shí)，獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置并將其作為反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)S^S1時(shí)，獲取負(fù)載在其自身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置將其作為反饋輸入。
6.如權(quán)利要求5所述的全閉環(huán)伺服控制裝置，其特征在于，所述第一計(jì)算模塊包括:負(fù)載位置獲取單元，用于獲取負(fù)載在所述第二坐標(biāo)系中的實(shí)際位置Sjp ； 初始位置獲取單元，用于獲取所述第二坐標(biāo)系中，與所述第一坐標(biāo)系中的零點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的初始位置Se ； 分別與所述負(fù)載位置獲取單元、所述初始位置獲取單元相連接的第一計(jì)算單元，用于根據(jù)公式S#=S#-SE和S=ST-S#計(jì)算得到所述第一距離S。
7.如權(quán)利要求6所述的全閉伺服環(huán)控制裝置，其特征在于，所述第二計(jì)算模塊包括: 執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元，用于獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)在所述第一坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置Sx ； 與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置獲取單元相連接的第二計(jì)算單元，用于根據(jù)公式Sc=Stl-Sx計(jì)算得到所述第二距離S。；其中，所述Stl為所述第一距離S在上電初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值。
8.如權(quán)利要求7所述的全閉環(huán)伺服控制裝置，其特征在于，所述比較確定模塊包括: 比較單元，用于對(duì)S。與S1的大小進(jìn)行比較，當(dāng)S。小于S1時(shí)，發(fā)出第一輸出命令，當(dāng)S。大于S1時(shí),發(fā)出第二輸出命令； 與所述比較單元相連接的輸出單元，用于當(dāng)接收到所述第一輸出命令時(shí)，將所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置Sx作為反饋輸入，并在S。小于系統(tǒng)要求的控制精度時(shí)，停止對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋控制；當(dāng)接收到所述第二輸出命令時(shí)，將所述負(fù)載的當(dāng)前位置S#作為反饋輸入。
9.一種全閉環(huán)伺服控制 系統(tǒng)，其特征在于，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、嚙合齒輪、負(fù)載，以及如權(quán)利要求5~9任一項(xiàng)所述的全閉環(huán)伺服控制裝置。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK103499932SQ201310488435
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】陳雷 申請(qǐng)人:北京經(jīng)緯恒潤(rùn)科技有限公司