CN104516309B - 具有集成的优化器的控制装置 - Google Patents

具有集成的优化器的控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104516309B
CN104516309B CN201410499247.2A CN201410499247A CN104516309B CN 104516309 B CN104516309 B CN 104516309B CN 201410499247 A CN201410499247 A CN 201410499247A CN 104516309 B CN104516309 B CN 104516309B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control device
variable
subordinated
machine
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410499247.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104516309A (zh
Inventor
卡斯滕·哈姆
哈特穆特·林克
托马斯·普赫特勒
杰拉尔德·赖希尔
埃尔玛·谢菲尔斯
马蒂亚斯·托伊歇特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN104516309A publication Critical patent/CN104516309A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104516309B publication Critical patent/CN104516309B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G05B19/40937—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/021—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/195—Controlling the position of several slides on one axis
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40511—Trajectory optimization, coarse for arm, medium for wrist, fine for finger
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49372—Optimize toolpath pattern for a given cutting layer, mounting sequence
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50047—Positioning, indexing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有集成的优化器的控制装置。具有至少一个轴线的机器的控制装置接收第一参数。根据第一参数使第一普遍技术问题具化成第一具体技术问题。在解决优化问题的状态下，对于机器轴线的一系列的位置的或该位置的时间导数的值，控制装置一次性地预先分别算出一定数量的从属于相应值的变量，从而在通过控制装置驱控机器时根据优化标准以最佳方式解决第一具体技术问题。从属变量由控制装置在从属于相应值的情况下存储在存储器中。存储了从属变量以后，控制装置接收第一执行指令。控制装置基于第一执行指令使系列值输出到轴线上。在输出相应值时，控制装置根据从属于相应值的一定数量的变量驱控机器。

Description

具有集成的优化器的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于具有至少一个轴线的机器的控制装置，其中，如下地构造该控制装置，即其
-接收第一参数，
-借助第一参数使第一普遍技术问题具化成第一具体技术问题，
-对于机器的轴线的一系列的位置的或者该位置的时间导数的值，分别算出从属于相应值的一定数量的变量，从而在通过控制装置驱控机器时解决所述第一个具体技术问题，
-接收第一执行指令，
-基于第一执行指令使系列值输出到轴线上，并且
-在输出相应的值时，根据从属于相应值的一定数量的变量驱控机器。
本发明还涉及一种包含机器代码的系统程序，机器代码能够由具有至少一个轴线的机器的控制装置运行，其中，通过控制装置运行该机器代码使得，相应地构造控制装置。
本发明还涉及一种具有至少一个轴线的机器的控制装置，其中，控制装置利用这种电脑程序来编程。
本发明还涉及一种具有至少一个轴线和这种控制装置的机器。
背景技术
这种控制装置是普遍公知的。例如在数字控制中公知的是，数字控制操作员能够自行参数化简单的轮廓、例如所谓的凹槽。这种情况下，这种参数化转移到由数字控制系统运行的子程序中，并且在运行子程序的范畴中考虑这种参数化。在本发明的意义上，凹槽将作为第一普遍技术问题。凹槽的位置和尺寸即为第一参量。在本工作方法的范畴内，轴线的值是位置额定值。从属变量是其他轴线的位置额定值。此外，在运行子程序时进行对从属于该轴线值的变量的计算。
通常通过预设一个明确的几何形状、即预设要行驶的轨迹实现为调节了位置的轴线预设在控制系统中的移动(移动控制motion control)。在现有技术中，由操作员如下地为调节了位置的轴线生成额定值，即，使得机器的运动学设备行驶过由操作员规定的几何形状。额定值通常定义到要行驶的轨迹的轨道参数(弧长)上。例如在机床中，通常定义TCP(刀具中心点tool central point)的移动，而不是单个机器轴线的移动。通过控制装置进行到单个机器轴线的位置额定值的转化。
在移动控制的范围内，通常以凸轮盘的形式定义调节了位置的轴线之间的关联。这种定义的缺点通常是操作员必须用以下精确度来详细说明该移动，即就所涉及的实际上待解决的自动化任务而言，其实甚至不需要的准确度。因此，虽然在处理任务时必须使操作器的终端构件从A驶到B，并且此时为了避免冲撞要绕行干扰轮廓。相反，准确的路径是无关紧要的。
在其他的技术状态中也出现类似的问题。在伺服压力机中，操作员例如要规定变形速度和冲程数(即每秒或每分的重复数)，而不是角度上的转速。在其他的技术问题中也出现这种情况，其中，操作员所期待的技术参量不能直接转化成调节了位置的轴线的轴线移动。
对于伺服压力机，如今已经公知一种算法，借助这种算法根据预定的技术参数能够算出伺服压力机的最佳控制方案。这种算法是特别地为计算伺服压力机的最佳控制方案而设计的。其是离线实施的，即在控制装置以外。计算出的、从属于位置额定值的变量存储在一个文件中，然后该文件存入到控制装置中。该文件不能够再通过控制装置的操作员来修改。
此外还公知了可比较的问题状况，其中，轴线的值不是位置值，而是速度值或者在特殊情况下是加速度值。
由US 6 505 085 B1中公知了一种具有至少一个轴线的机器的控制装置，其中，如下地构造控制装置，即其接收参数，并且根据该参数使普遍技术问题具化为具体技术问题。在解决优化问题时，控制装置算出一定数量的控制信号和从属的控制时间点，从而在通过控制装置驱控机器时，根据优化标准以最优的方式解决具体技术问题。控制装置至少使控制时间点存储在存储器中。控制装置在对应的控制时间点使控制信号输送到轴线上，并且由此相应地驱控该轴线。
发明内容
本发明的目的在于，提供可能性，使得控制装置自身基于相应的变量能够算出技术问题的优化的控制方案。
该目的通过一种控制装置来实现。
根据本发明，由此来继续设计开头所述类型的控制装置，即其
-根据第一具体技术问题算出优化问题的第一种参数化方案，
-根据利用第一种参数化方案参数化的优化问题，在控制装置内借助优化器算出第一组已优化的参量，
-根据每一组第一组已优化参量，一次性地预先算出从属于所述值的变量，从而在通过控制装置驱控机器时根据优化标准以最优的方式解决第一技术问题，
-从属的变量在从属于相应的值的情况下存储在存储器内，并且
-在存储了从属的变量之后才接收第一执行指令。
由此使得能够参数化(＝具体化)自动化任务(＝第一技术问题)，并且从属于轴线值的变量能够由控制装置一次性地预先算出并存储，从而该变量在后面的流程中能够随时供以使用。
第一参数和/或第一执行指令的预设例如可以通过人机接口实现。替代性地可以是，由运行或加工过程或者基于变化的边界条件自动确定控制装置的第一参数和/或第一执行指令，并且向控制装置输送第一参数和/或第一执行指令。
在本发明的一种可能的设计方案中，从属于相应值的变量的数量等于1，并且从属于相应值的变量是所述值的根据位置或时间的导数。特别地，这种设计方案可以应用在伺服压力器中。
替代性地可以是，所述值是轴线的位置额定值，并且从属于相应的位置额定值的变量包括另一个调节了位置的轴线的相应的位置额定值。在这种情况下，通过位置额定值和从属的变量定义一个轨道。这种设计方案特别是能够应用在操作任务和起重机中。
可行的是，从属于相应的位置额定值的变量包括速度或加速度。在这种情况下，不仅详细说明一个要行驶的轨道，而是附加地还详细说明应该以何种速度或加速度行驶该轨道。速度或加速度可以根据需要关联到(在这种情况下是调节了位置的)轴线上、关联到其他调节了位置的轴线中的一个上或者关联到轨道参数上。
可行的是，固定地预设控制装置的轴线值，或者由外界、例如由操作员预设。替代性地可以是，在解决优化问题的范畴中，控制装置分别算出一定数量的变量所附属的值。采取何种工作方法取决于要解决的普遍技术问题。
基于这种划分可以使用本身公知的、通用的优化器。仅需要如下地表达第一具体技术问题，即第一具体技术问题的相应参数可以用作优化器的初始参量。然后优化器的输出参量，也就是第一组已优化的参量，可以1:1地换算成从属于相应值的一定数量的变量，可能的情况下包含对于相应的值的计算。
当如下地构造控制装置时，后面所述的设计方案、即使用在控制装置内运行的通用优化器，是特别有优势的，即控制装置
-接收第二参数，
-根据第二参数，使与第一普遍技术问题不同类别的第二普遍技术问题具化成第二具体技术问题，
-在解决优化问题时，为机器的轴线的系列值分别算出从属于相应值的一定数量的变量，从而在通过控制装置驱控机器时，根据优化标准以最佳的方式解决第二具体技术问题，
-从属的变量在从属于相应的值的情况下存储在存储器中，并且
-在存储了从属的变量以后，接收第二执行指令，
-基于第二执行指令使得系列值输出到轴线上，
-在输出相应的值时，根据从属于相应值的一定数量的变量驱控所述机器，
-根据第二具体技术问题算出优化问题的第二参数化方案，
-根据利用了第二参数化方案参数化的优化问题，在控制装置内通过优化器算出第二组已优化的参量，并且
-根据每一组第二组已优化的参量算出一定数量的从属于相应值的变量。
第二参数和/或第二执行指令的预设例如可以通过已提及的人机接口来实现。同样，替代性地可以是，由处理或加工流程或者基于变化的边界条件自动确定控制装置的第二参数和/或第二执行指令，并且向控制装置输送第二参数和/或第二执行指令。
通过这种设计方案特别地能够，对于多个不同类型的普遍技术问题，例如通过人机接口分别为相应参数的输入提供一种屏面格式或者类似物，根据相应的具体技术问题算出优化问题的相应的参数化方案，并且使由优化器算出的已优化的参量组换算成从属于相应值的一定数量的变量。但是对于所有这类的技术问题都可以使用一种并且相同的优化器。
在控制装置的一种设计方案中设置为，其接收优化标准。由此能够以不同的角度根据优化标准来优化。
此外，该目的还通过一种系统程序来实现。根据本发明，如下地构造开头所述类型的系统程序，即通过实施该系统程序根据本发明地构造控制装置。系统程序特别是能够以机器可读取的方式、例如以电子形式存储在数据载体上。
该目的还通过一种控制装置来实现。根据本发明，所述控制装置利用根据本发明的系统程序来编程。
该目的还通过一种机器来实现。根据本发明，根据本发明地构造机器的控制装置。
附图说明
结合下面对于借助附图详尽阐述的实施例的说明使得本发明的上述属性、特征和优点以及实现这些的方式和方法更清楚易懂。其中，以示意图示出：
图1是具有调节了位置的轴线的机器，
图2是流程图，
图3是第一技术问题向从属于位置额定值的变量的转化，
图4是流程图，
图5是具有调节了位置的轴线的另一个机器，
图6是第二技术问题向从属于位置额定值的变量的转化，和
图7是流程图。
具体实施方式
根据图1，机器具有轴线1。在图1的设计方案中，轴线1是唯一的轴线。此外，图1所示的机器是处理机器。替代性地，其可以涉及加工机器。轴线1在图1的实施例中是调节了位置的。然而，替代性地，轴线1同样可能是调节了速度的，或者(在特殊情况下)是调节了加速度的。该机器也可以构造成其他类型的机器。
该机器还具有控制装置2。控制装置2通常构造成数字控制装置(numericalcontrol)或者构造成移动控制装置(motion control)。控制装置2利用系统程序3来编程。该系统程序3例如能够以机器可读取的方式(特别是以电子形式)存储在数据载体4上，并且通过使数据载体4与控制装置2相连向控制装置2输送该系统程序。纯示例性地，图1中所示的数据载体4是USB记忆棒。但是该展示纯粹是示例性的，并且不能局限地理解。此外，控制装置2的其他类型的编程也是可能的，例如通过连接到数据网络上。
系统程序3包括能够由控制装置2运行的机器代码5。该机器代码5可以由控制装置2直接地并且立即运行。在这种情况下，机器代码5直接由机器指令构成。作为代替，机器代码5可以涉及助记符，其由控制装置2通过解读转化为机器指令。替代性地或者附加性地，可能需要预先处理机器代码5、例如解密。然而，无论采取何种工作方法，控制装置2都可以执行机器代码5，而不需要人类智力活动。通过控制装置2运行机器代码5使得如同下面结合图2和3详尽阐述地构造并运行控制装置2。
根据图2，控制装置2在步骤S1中、例如通过人机接口6(见图2)从操作员7处接收第一参数P1。借助第一参数P1可以由控制装置2在步骤S2中使第一普遍技术问题具化成第一具体技术问题。例如，根据图3，对于图1中示意性表示的伺服压力机，其中调节了位置的轴线1通过凸轮和连杆作用到压头上，可以预先设定压头的速度作为压头的冲程高度的函数。在这种纯示例性情况下，第一具体技术问题是作为压头的冲程高度的函数的压头的速度的变化曲线。作为第一参数P1例如可以考虑凸轮的偏心率的程度、压头打开和关闭压力机的极限位置、以及在确定的压头冲程高度时的该压头的速度。当然，在发生其他普遍技术问题时，能预设其他的第一参数P1。
在步骤S3中，在解决优化问题时，对于调节了位置的轴线1的一系列位置额定值p1、通常：对于一系列的位置值p1或者轴线1的位置p1的时间导数的值，控制装置2分别算出从属于相应位置额定值p1的一定数量的变量V。在根据图1所示的实例中，其中存在唯一的轴线1，通常为每个值p1分别仅算出唯一的变量V。从属变量V的计算如下地进行，即在通过控制装置2驱控机器时，根据优化标准OK以最佳的方式解决所述第一具体技术问题，即作为压头冲程高度的函数的压头速度的预设的变化曲线。
在步骤S4中，控制装置2使从属的变量V在从属于相应的位置额定值P1的情况下存储在存储器位置上。例如，控制装置2可以使从属的变量V存储在第一文件8中。这种存储可以是附加的。在这种情况下，存储如下地进行，即当控制装置2的能量供应中断时、例如因为关闭控制装置2，所存储的数据p1，V或者说第一文件8也还作为一个整体来维持。但是，在任何情况下存储如下地进行，即能够重复地调出并运行所存储的数据p1，V。
在存储了从属变量V以后，控制装置2在步骤S5中、例如从操作员7处接收第一执行指令A1。存储从属变量V和接收第一执行指令A1之间的时间段可以视需求而定。该时间段可以是几秒钟。该时间段也可以是几小时、几天或者几周，甚至更久。重要的仅仅是，控制装置2首先全部算出并且完全存储变量V，然后才接收第一执行指令A1。
基于第一执行指令A1，控制装置2在步骤S6中读取存储的从属变量V。此外，控制装置2在步骤S7中使系列值p1、在本实例中是位置额定值p1输出到轴线1上。在步骤S7的范畴内，在输出相应的值p1时，控制装置2也根据从属于相应值p1的变量V驱控机器。根据操作员7的设定，例如可以使该系列值p1和从属的变量V的输出
-仅进行一次，
-一直继续，直到完成预定次数的迭代，或者
-一直继续，直到操作员7或者其他的装置预设了终止指令。
无论是仅完成一次性的输出，还是完成多次的输出，都保留了存储在存储位置上的数据p1，V。因此，这些数据也供随后的调取使用。
在上面结合图1至3阐述的实施例中，从属于相应值p1的变量V的数量等于1。此外，从属于相应值p1的变量V是值p1的根据位置或时间的导数，具体根据图3是根据时间的导数。根据图3，其是(角)速度ω。然而，其根据技术问题也可以附属其他变量。下面纯示例性地简短阐述了几个此类技术问题。
在压铸流程中，其中塑化的材料非连续地喷射到浇注模内，轴线1例如可以引起活塞升降。在这种情况下，轴线1可以通过值p1来调节位置。作为从属的变量V例如可以考虑温度、加热功率、喷射速度和/或喷射压力。
在挤压成形时，其中连续地进行挤压，此时轴线1例如可以引起材料上的进给。在这种情况下，轴线1可以是调节了速度的或调节了转速的。在这种情况下，值p1是位置值p1的第一时间导数。作为从属的变量V，与挤压情况类似的，例如可以考虑温度、加热功率和/或喷射压力。
在有振动能力的系统中通常使用减振器。在这种情况下，轴线1可以是调节了加速度的。作为从属的变量V例如可以考虑需要产生的力。
可行的是，值p1是预先确定的，或者是控制装置2以其他方式已知的。在这种情况下，虽然可以，但不是必要的是，除了从属的变量V之外还存储值p1本身。在这种情况下，变量V与值p1的从属关系直接由从属变量V的顺序得出。替代性地可以是，从外界、例如由操作员7预设控制装置2的值p1。在这种情况下，虽然不必由控制装置2算出值p1，但是其必须连同从属变量V一起存储。此外，替代性地可以是，在解决优化问题的范畴内，控制装置2算出值p1，控制装置分别为这些值分配了从属的变量V。
为了解决优化问题，根据图4的控制装置2优选地首先在步骤S11中根据第一具体技术问题算出优化问题的第一种参数化方案P。第一参数化方案例如可以包括根据预定义的、具有微分方程和/或代数方程的方程组利用或不利用应包含的相等和/或不等条件确定边界条件和起始条件。然而，其他的设计方案也是有可能的。
控制装置2在步骤S12中为根据图1安装在控制装置2内的优化器9预设了第一参数化方案。这种合适的优化器9对于本领域技术人员是已知的。然后控制装置2启动优化器9。根据利用了第一参数化方案参数化的优化问题，控制装置2借助优化器9在步骤S13中算出第一组G1的优化参量gi。然后根据每一组第一组G1的已优化参量gi，控制装置2在步骤S14中分别算出一定数量(1)的、从属于相应值p1的变量V。
在计算优化参量gi的范畴中，控制装置2考虑优化标准OK。可行的是，为控制装置2固定预设优化标准OK。但是优选地，可以根据图1为控制装置2预设优化标准OK。
根据图5的机器设计方案与图1所示的机器遥相对应。因此，只要下面没有另外指出，上面结合图1至4所描述的工作方法也适用于根据图5的机器设计方案。
在根据图5的机器设计方案中，除了轴线1以外还存在至少一个另外的轴线10，例如两个或者三个其他的轴线10。这些轴线1，10大部分是调节了位置的。与图1所示的设计方案类似，图5所示的机器是处理机器。替代性地，其可以是加工机器、机床或工业机器人。在根据图5的这种同样纯粹示例性情况下，第一具体技术问题可以是在预设了起始位置A并且预设了结束位置B的情况下对于要行驶的路径的计算，其中，在计算该路径的范畴内，应考虑到例如像障碍物11的边界条件，并且应算出时间上或能量上最优的行驶方式。图6纯粹示例性示出了一种可设想的、对于共计为三个的平移地作用的轴线1，10的优化方案，其中，轴线1作用于x坐标，轴线10作用于y和z坐标。
如果同根据图5的情况一样，要借助控制装置2驱控多个轴线1，10，那么从属于相应值p1、即轴线1的值p1的变量V包括了对于每个其他轴线10的轴线相应的值p10。附加地根据图6的图示，从属于相应值p1的变量V可以、但不是必须的，包括速度v或加速度a。速度v或加速度a可以根据需要关联到轴线1上、其他轴线10中的一个上或者其他参数上，例如关联到所产生的轨道上。
上面根据两个实例阐述了，如何能够借助本发明通过解决优化问题算出从属的变量V。然而，本发明不局限于这两个技术问题，而是也能直接用于其他的技术问题。
此外，还可行的是，基于利用系统程序3来编程控制装置，如下地构造控制装置2，即通过控制装置2不仅能够优化唯一的、而且能够优化多个普遍的技术问题，其中，技术问题相互间是不同类型的。例如，基于利用系统程序3来编程控制装置2能够实现，首先借助选择指令SEL为图7所示的控制装置2预设，控制装置2应当以具体的形式解决的至少两个普遍技术问题中的一个。在这种情况下，在接收了选择指令SEL(图7，步骤S21)之后，控制装置2根据选择指令SEL的值例如接收第一普遍技术问题的第一参数P1(步骤S22)或者接收第二普遍技术问题的第二参数P2(步骤S23)。第一技术问题例如可以是上面结合图1至3阐述的技术问题，第二技术问题可以是上面结合图5和6阐述的技术问题。然而，其他的技术问题也是可能的。结合图1已经提到了一些这类其他技术问题的实例。
用于优化的解决方案的原则性工作方法在两种情况下是相同的。特别地，见图7中的两个步骤S24和S25，控制装置2根据分别预设的参数P1，P2使相应的普遍性技术问题具化成相应的具体技术问题。此外，见图7中的两个步骤S26和S27，控制装置2还分别为-可能相应的-机器的轴线1的一系列值p1分别算出一定数量的从属于相应值p1的变量V。在解决最优化问题时如下地进行在两种情况中的计算，即在通过控制装置2驱控-可能是相应的-机器时根据优化标准OK以最佳的方式解决所述相应的具体技术问题。此外，见图7中的两个步骤S28和S29，分别算出的从属变量V在从属于相应的值p1的情况下存放(存储)。这种存储例如可以根据图1所示在相应的文件8、12中完成。
在存放以后，控制装置2在步骤S30中接收执行指令A1，A2。在步骤S31中，控制装置2检测所涉及的执行指令A1，A2。根据步骤S31的检测结果，控制装置2过渡到步骤S32或步骤S33。如果预设了第一执行指令A1，那么控制装置2在步骤S32中读取关于第一个技术问题算出的并存储的从属变量V，使系列值p1输出到轴线1上，并且在输出相应的值p1时根据从属于相应的值p1的变量V驱控机器。如果预设了第二执行指令A2，控制装置2在步骤S33中读取关于第二个技术问题算出的并存储的从属变量V，将系列值p1输出到轴线1上，并且在输出相应的值p1时根据从属于相应的值p1的变量V驱控机器。
在这种关联中，显著优点是，当在两个步骤S26和S27的范畴内采取了原则上相同的工作方法，见图4，即控制装置2，，
-根据相应的具体技术问题算出优化问题的相应的参数化方案，
-根据利用了相应的参数化方案参数化的优化问题在控制装置2内借助优化器9算出已优化的参量gi的相应组G1，G2，并且
-根据每一个已优化的参量gi的相应组G1，G2分别算出一定数量的从属于相应值p1的变量V。
因此，特别是步骤S13在任何情况下，即与要优化的具体技术问题无关的，都相同。因此，对于不同类型的技术问题的解决方案能够使用一个且同一优化器9。
上面对于两种不同类型的技术问题阐述的工作方法能够直接拓展到三种、四种、五种、……不同类型的技术问题上。
本发明具有许多优点。这对于从属的变量的计算及其存储已经实现了。在更大的规模中，对于使用通用的优化器9，本发明也具有许多优点。因为由此能够，利用一个且同一优化器9为多个技术问题分别算出最佳解决方案。仅需要的是，根据相应的具体技术问题实施优化器9的相对应的参数化，并且然后使其解决方案转化为从属的变量V的计算和也可能的值p1的计算。通过这种工作方法，特别地可以由控制装置2的制造商封装所述优化器9，并且仅提供一个接口，优化器9通过该接口能够接受具体的参数化方案，并且反馈已优化的参量gi。
因此，总而言之，本发明涉及下列事实：
具有至少一个轴线1的机器的控制装置2接收第一参数P1。控制装置2根据第一参数P1使第一普遍技术问题具化成第一具体技术问题。在解决优化问题时，控制装置2为轴线1的位置的或位置的时间导数的一系列值p1一次性地预先分别算出从属于相应的值p1的一定数量的变量V，从而在通过控制装置2驱控处理机器时，根据优化标准OK以最佳的方式解决第一具体技术问题。从属的变量V由控制装置2在从属于相应的值p1的情况下存储在存储器中。在存储了对应的变量V以后，控制装置2接收第一执行指令A1。控制装置基于第一执行指令A1使该系列的值p1输出到轴线1上。在输出相应的值p1时，控制装置2根据从属于相应的值p1的一定数量的变量V驱控机器。
尽管通过优选的实施例详尽阐述并描述了本发明的细节，但是本发明不受公开的实例的局限，并且本领域技术人员能够推导出其他变体，而不离开本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有至少一个轴线(1)的机器的控制装置，其中，如下地构造所述控制装置，即所述控制装置
-接收第一参数(P1)，
-根据所述第一参数，使第一普遍技术问题具化成第一具体技术问题，
-借助所述第一具体技术问题算出优化问题的第一参数化方案，
-根据利用了所述第一参数化方案参数化的所述优化问题，在所述控制装置(2)内，对于所述机器的所述轴线(1)的一系列的位置的或者所述位置的时间导数的值(p1)，借助优化器(9)算出第一组(G1)已优化的参量(gi)，并且根据每一组第一组(G1)已优化的参量(gi)分别一次性地预先算出从属于相应的所述值(p1)的一定数量的变量(V)，从而在通过所述控制装置驱控所述机器时，根据优化标准(OK)以最佳的方式解决所述第一具体技术问题，
-从属的所述变量(V)在从属于相应的所述值(p1)的情况下存储在存储器中，
-在存储了从属的所述变量(V)以后，接收第一执行指令(A1)，
-基于所述第一执行指令(A1)使一系列的所述值(p1)输出到所述轴线(1)上，并且
-在输出相应的所述值(p1)时，根据从属于相应的所述值(p1)的一定数量的所述变量(V)驱控所述机器，
-所述值(p1)是所述轴线(1)的位置额定值，并且从属于相应的所述位置额定值的所述变量(V)包括另一个调节了位置的轴线(10)的相应的位置额定值(p10)，并且通过所述位置额定值和从属的所述变量定义一个轨道。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，从属于相应的所述值(p1)的所述变量(V)的数量等于1，并且从属于相应的所述值(p1)的所述变量(V)是所述值(p1)根据位置或时间的导数。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，从属于相应的所述位置额定值(p1)的所述变量(V)包括速度(v)或加速度(a)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，在解决所述优化问题的范畴中，所述控制装置算出一定数量的所述变量(V)分别所从属的所述值(p1)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的控制装置，其特征在于，如下地构造所述控制装置，即所述控制装置
-接收第二参数(P2)，
-根据所述第二参数(P2)，使与所述第一普遍技术问题不同类别的第二普遍技术问题具化成第二具体技术问题，
-在解决优化问题时，为所述机器的所述轴线(1)的一系列值(p1)分别算出从属于相应的所述值(p1)的一定数量的变量(V)，从而在通过所述控制装置驱控所述机器时，根据优化标准(OK)以最佳的方式解决所述第二具体技术问题，
-从属的所述变量(V)在从属于相应的所述值(p1)的情况下存储在存储器中，
-在存储了从属的所述变量(V)之后，接收第二执行指令(A2)，
-基于所述第二执行指令(A2)使得一系列的所述值(p1)输出到所述轴线(1)上，
-在输出相应的所述值(p1)时，根据从属于相应的所述值(p1)的一定数量的所述变量(V)驱控所述机器，
-根据所述第二具体技术问题，算出所述优化问题的第二参数化方案，
-根据利用了所述第二参数化方案参数化的所述优化问题，在所述控制装置内通过所述优化器(9)算出第二组(G2)已优化的参量(gi)，并且
-根据每一组所述第二组(G2)已优化的参量(gi)算出一定数量的从属于相应的所述值(p1)的变量(V)。
6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，如下地构造所述控制装置，即所述控制装置
-接收第二参数(P2)，
-根据所述第二参数(P2)，使与所述第一普遍技术问题不同类别的第二普遍技术问题具化成第二具体技术问题，
-在解决优化问题时，为所述机器的所述轴线(1)的一系列值(p1)分别算出从属于相应的所述值(p1)的一定数量的变量(V)，从而在通过所述控制装置驱控所述机器时，根据优化标准(OK)以最佳的方式解决所述第二具体技术问题，
-从属的所述变量(V)在从属于相应的所述值(p1)的情况下存储在存储器中，
-在存储了从属的所述变量(V)之后，接收第二执行指令(A2)，
-基于所述第二执行指令(A2)使得一系列的所述值(p1)输出到所述轴线(1)上，
-在输出相应的所述值(p1)时，根据从属于相应的所述值(p1)的一定数量的所述变量(V)驱控所述机器，
-根据所述第二具体技术问题，算出所述优化问题的第二参数化方案，
-根据利用了所述第二参数化方案参数化的所述优化问题，在所述控制装置内通过所述优化器(9)算出第二组(G2)已优化的参量(gi)，并且
-根据每一组所述第二组(G2)已优化的参量(gi)算出一定数量的从属于相应的所述值(p1)的变量(V)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置从外界接收所述优化标准(OK)。
8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置从外界接收所述优化标准(OK)。
CN201410499247.2A 2013-09-27 2014-09-25 具有集成的优化器的控制装置 Active CN104516309B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13186462.1A EP2902859B1 (de) 2013-09-27 2013-09-27 Steuereinrichtung mit integriertem Optimierer
EP13186462.1 2013-09-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104516309A CN104516309A (zh) 2015-04-15
CN104516309B true CN104516309B (zh) 2017-06-27

Family

ID=49293498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410499247.2A Active CN104516309B (zh) 2013-09-27 2014-09-25 具有集成的优化器的控制装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10684605B2 (zh)
EP (1) EP2902859B1 (zh)
CN (1) CN104516309B (zh)
ES (1) ES2791712T3 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6169655B2 (ja) 2015-07-30 2017-07-26 ファナック株式会社 工作機械、シミュレーション装置、及び機械学習器
JP6077617B1 (ja) 2015-09-25 2017-02-08 ファナック株式会社 最適な速度分布を生成する工作機械
JP6219897B2 (ja) * 2015-09-28 2017-10-25 ファナック株式会社 最適な加減速を生成する工作機械
US20190361467A1 (en) 2017-05-15 2019-11-28 Mitsubishi Electric Corporation Control parameter adjustment apparatus
EP3543811A1 (de) * 2018-03-20 2019-09-25 Siemens Aktiengesellschaft In ihrer leistungsfähigkeit skalierbare numerische steuerung
EP3582051A1 (de) * 2018-06-12 2019-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Umfassende störungsanalyse von steuereinrichtungen und industriellen technischen anlagen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5930142A (en) * 1995-06-26 1999-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Numerical control system with hierarchical interpolation functions
US6505085B1 (en) * 1999-03-04 2003-01-07 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for creating time-optimal commands for linear systems
EP2093002A3 (de) * 2008-02-25 2011-11-23 MTU Aero Engines AG Verfahren zum optimierten endkonturnahen Fräsen
CN103538068A (zh) * 2013-10-12 2014-01-29 江南大学 Scara机器人模糊滑模轨迹跟踪控制方法
CN105538327A (zh) * 2016-03-03 2016-05-04 吉首大学 一种基于突加度的冗余度机械臂重复运动规划方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19845764A1 (de) * 1998-10-05 2000-04-13 Siemens Ag Speicherprogrammierbare Steuerung mittels Datenverwaltung über Netzrechner und Verfahren zum Betrieb einer speicherprogrammierbaren Steuerung
DE19846426A1 (de) * 1998-10-08 2000-04-13 Open Mind Software Technologie Verfahren zum Steuern der Arbeitsbewegung eines Werkzeugs zur materialabtragenden Bearbeitung eines Materialblocks
JP4075265B2 (ja) * 2000-02-16 2008-04-16 村田機械株式会社 プレス機械
GB0104780D0 (en) * 2001-02-27 2001-04-18 Delcam Internat Plc Improvements relating to machine tools
US7146242B2 (en) * 2003-09-30 2006-12-05 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and system for generating multi-dimensional motion profiles
DE102006024715B4 (de) 2006-05-26 2008-07-24 Niles-Simmons Industrieanlagen Gmbh Verfahren zum Bearbeiten der Lagersitze der Haupt- und Hublager von Kurbelwellen sowie Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens
JP4226629B2 (ja) * 2007-01-05 2009-02-18 ファナック株式会社 複数の軸を制御する数値制御装置及び数値制御装置を用いた同期制御方法
DE102008011425A1 (de) 2008-02-27 2009-09-03 Mtu Aero Engines Gmbh Optimiertes Bearbeiten einer Kontur mittels gepulstem Werkzueg
JP4620156B2 (ja) * 2009-03-11 2011-01-26 ファナック株式会社 軸の再構成機能を有する数値制御装置
ATE539843T1 (de) * 2009-06-16 2012-01-15 Mag Ias Gmbh Werkzeugmaschine zur bearbeitung von werkstücken
US8972056B2 (en) * 2010-01-14 2015-03-03 Syddansk Universitet Method of finding feasible joint trajectories for an n-dof robot with rotation invariant process (n>5)
CN101995850B (zh) * 2010-11-05 2012-02-29 江俊逢 一种计算机辅助数字控制方法与系统
EP2862030B1 (en) * 2012-06-19 2022-04-27 Hexagon Technology Center GmbH Computer aided manufacturing (cam) integrated computer numerically controlled (cnc) control of machines
JP5653972B2 (ja) * 2012-07-19 2015-01-14 ファナック株式会社 コーナ複数曲線挿入部を有する数値制御装置
US9465380B2 (en) * 2013-08-02 2016-10-11 ICAM Research Corporation Device, system and methods for automatic development and optimization of positioning paths for multi-axis numerically controlled machining

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5930142A (en) * 1995-06-26 1999-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Numerical control system with hierarchical interpolation functions
US6505085B1 (en) * 1999-03-04 2003-01-07 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for creating time-optimal commands for linear systems
EP2093002A3 (de) * 2008-02-25 2011-11-23 MTU Aero Engines AG Verfahren zum optimierten endkonturnahen Fräsen
CN103538068A (zh) * 2013-10-12 2014-01-29 江南大学 Scara机器人模糊滑模轨迹跟踪控制方法
CN105538327A (zh) * 2016-03-03 2016-05-04 吉首大学 一种基于突加度的冗余度机械臂重复运动规划方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2902859B1 (de) 2020-03-11
ES2791712T3 (es) 2020-11-05
EP2902859A1 (de) 2015-08-05
US10684605B2 (en) 2020-06-16
US20150094846A1 (en) 2015-04-02
CN104516309A (zh) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104516309B (zh) 具有集成的优化器的控制装置
CN102789194B (zh) 具备加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置
US9507350B2 (en) Device and method for controlling a fluid actuator
CN103797430B (zh) 数控装置、加工系统以及数控方法
CN103955231B (zh) 多关节机械臂智能控制方法、装置及系统
CN101559601A (zh) 机械手控制方法和系统
CN101341451A (zh) 包括工业机器人和接收来自机器人控制器的动作指令的机器的工业系统
CN102536935A (zh) 一种液压同步控制装置及其控制方法
CN101274422A (zh) 用nc编程实现数控磨削轧辊曲线的方法
CN102566511A (zh) 五轴数控系统刀心点插补路径插值方法
CN101563661B (zh) 加工控制装置
CN103317507B (zh) 一种机械手运动控制器的中文示教方法
CN103563238B (zh) 多轴电动机驱动系统和多轴电动机驱动装置
CN102862094B (zh) 数控系统控制的液压伺服系统
CN103507243B (zh) 塑料成品制造方法及全电式塑胶射出成型机
US8667475B2 (en) Computer-readable storage medium and program-converting method
CN104508580B (zh) 数控装置以及数控系统
CN104423368A (zh) 通过对多个系统进行分组而统一管理控制的控制装置
CN102081354A (zh) 一种基于高速现场总线的多轴运动控制插补算法
CN102540964B (zh) 单电机驱动多轴的数控系统加工程序解释器实现方法
CN105099281B (zh) 伺服马达驱动器
CN103552711A (zh) 多轴控制装置、循圆方法以及包装机
CN202715948U (zh) 全自动等离子切割机的控制系统
CN103513634B (zh) 拉边机综合控制系统
CN114261121A (zh) 一种成型机控制方法及相关装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant