CN109240216B - 并联伺服系统的动态过程控制方法及信息数据处理终端 - Google Patents

并联伺服系统的动态过程控制方法及信息数据处理终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并联伺服系统的动态过程控制方法及信息数据处理终端，属于并联伺服控制技术领域，包括：一、获取位置命令源的位置指令值S1；二、对接收的位置指令值S1进行处理，得到细分后的实时位置命令；具体为：将接收的位置指令值S1与当前位置指令值S进行比较；当S1＝S时，继续执行上次细分指令；当S1不等于S时，记录两次指令间隔周期t1＝t3*n，同时将程序循环次数n清零，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2；然后对当前位置指令值S进行超限检测，当abs(S‑ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S为T*V+ST，在获得伺服系统当前位置指令值S和动态细分周期T后，进行位置细分处理。

Description

并联伺服系统的动态过程控制方法及信息数据处理终端
技术领域
本发明属于并联伺服控制技术领域，尤其涉及一种并联伺服系统的动态过程控制方法及信息数据处理终端。
背景技术
现有的并联伺服运动设备大多是实现位置精准定位，只对设备最终的位置有要求，对实现过程中的位置不做特殊要求，在一些对过程位置有要求的场合(如工业机器人)，也都是通过预先编好的轨迹点来实现伺服系统按指定位置运动来实现，一旦位置指令出现跳跃现象，伺服系统将卡死或不按预定轨迹运动，造成设备损坏或人身事故。不能满足当今机器人、物理仿真设备、动感娱乐设备和各种伺服系统运动控制的需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明在伺服系统中加入一个基于实时控制器的动态过程数据处理方法，在电气伺服系统和液压伺服系统中具有通用性，本发明基于实时控制器的强大处理能力和实时性，将接收到的指令信号通过动态过程控制方法细分成与伺服系统闭环周期一致的指令信号，从而实现并联伺服系统运动过程按指定轨迹平滑、准确运动。专利要求广泛应用于机器人、物理仿真设备、动感娱乐设备等各种并联伺服运动控制系统方面知识产权保护；
本发明的目的在于提供一种并联伺服系统的动态过程控制方法，包括如下步骤：
步骤一、获取位置命令源的位置指令值S1；
步骤二、对接收的位置指令值S1进行处理，得到细分后的实时位置命令；具体为：
将接收的位置指令值S1与当前位置指令值S进行比较；
当S1等于S时，则位置指令没有发生改变，不需要重新进行指令细分，继续执行上次细分指令；
当S1不等于S时，记录两次指令间隔周期t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S和动态细分周期T后，进行位置细分处理。
进一步：所述细分为线性细分，具体为：转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T；
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；
实时计算出每一个程序循环周期t3时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
本发明的目的在于提供一种实现上述并联伺服系统的动态过程控制方法的计算机程序。
本发明的目的在于提供一种实现上述并联伺服系统的动态过程控制方法的信息数据处理终端。
本发明的目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的并联伺服系统的动态过程控制方法。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本专利在于克服现有技术不足之处，在并联伺服系统中加入一个基于实时控制器的动态过程数据处理方法，将接收到的动态指令信号通过动态过程控制方法细分成与伺服系统闭环周期一致的指令信号，从而实现并联伺服系统运动过程按指定轨迹平滑、准确运动。
附图说明
图1为本发明优选实施例中并联伺服系统的结构图；
图2为本发明优选实施例的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图2，一种并联伺服系统的动态过程控制方法，采用动态过程数据处理，基于实时控制器的强大处理能力和实时性，将接收到的动态指令信号细分成与伺服系统闭环周期一致的指令信号，从而实现并联伺服系统运动过程按指定轨迹平滑、准确运动。
该并联伺服系统的动态过程控制方法用于如下系统中，该系统包含并联运动机构、实时控制器、位置命令源三部分。
工作原理：
请参阅图1，实时控制器通过接收位置命令源的位置指令，控制并联运动机构运动到相应位置。由于并联运动系统的每一个自由度都是由各个运动关节协同动作完成，当系统对运动过程有严格要求时，就需要各运动关节实时保证位置准确，然而当位置命令源是非实时的终点位置指令时，指令发送周期远大于伺服系统闭环控制周期，实时控制器动态将终点位置命令按伺服系统闭环控制周期细分后实时控制各运动关节运动，使并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
动态过程数据处理
在硬件保证位置命令源和实时控制器通信正常基础上，在软件上对接收的数据进行处理，得到细分后的实时位置命令。数据处理过程见图2：
实时控制器将接收的位置指令值S1与当前位置指令值S比较，如果S1＝S，位置指令没有发生改变，不需要重新进行指令细分，继续执行上次细分指令，如果S1≠S，t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对给定位置指令进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S和动态细分周期T后，进行位置细分处理，以线性细分为例说明：
转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t)/T
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；通过控制器实时计算出每一个闭环周期t时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
当S1不等于S时，记录两次指令间隔周期t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S位置指令值为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S位置指令值和动态细分周期T后，进行位置细分处理。
所述细分为线性细分，具体为：转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T；
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；
实时计算出每一个程序循环周期t3时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
优选实施例二、一种实现并联伺服系统的动态过程控制方法的计算机程序，所述并联伺服系统的动态过程控制方法包括如下步骤：
实时控制器将接收的位置指令值S1位置指令值与当前位置指令值S位置指令值比较，如果S1＝S，位置指令没有发生改变，不需要重新进行指令细分，继续执行上次细分指令，如果S1≠S，t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S位置指令值为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S位置指令值和动态细分周期T后，进行位置细分处理，以线性细分为例说明：
转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；通过控制器实时计算出每一个闭环周期t时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
当S1不等于S时，记录两次指令间隔周期t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S位置指令值为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S位置指令值和动态细分周期T后，进行位置细分处理。
所述细分为线性细分，具体为：转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T；
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；
实时计算出每一个程序循环周期t3时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
优选实施例三、一种实现并联伺服系统的动态过程控制方法的信息数据处理终端。所述并联伺服系统的动态过程控制方法包括如下步骤：
实时控制器将接收的位置指令值S1位置指令值与当前位置指令值S位置指令值比较，如果S1＝S，位置指令没有发生改变，不需要重新进行指令细分，继续执行上次细分指令，如果S1≠S，t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S位置指令值为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S位置指令值和动态细分周期T后，进行位置细分处理，以线性细分为例说明：
转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；通过控制器实时计算出每一个闭环周期t时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
当S1不等于S时，记录两次指令间隔周期t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S位置指令值为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S位置指令值和动态细分周期T后，进行位置细分处理。
所述细分为线性细分，具体为：转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T；
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值指令值；
实时计算出每一个程序循环周期t3时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
优选实施例四、一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行并联伺服系统的动态过程控制方法，所述并联伺服系统的动态过程控制方法包括如下步骤：
实时控制器将接收的位置指令值S1位置指令值与当前位置指令值S位置指令值比较，如果S1＝S，位置指令没有发生改变，不需要重新进行指令细分，继续执行上次细分指令，如果S1≠S，t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S位置指令值为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S位置指令值和动态细分周期T后，进行位置细分处理，以线性细分为例说明：
转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；通过控制器实时计算出每一个闭环周期t时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
当S1不等于S时，记录两次指令间隔周期t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较，当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S位置指令值为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S位置指令值和动态细分周期T后，进行位置细分处理。
所述细分为线性细分，具体为：转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n)/T；
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；
实时计算出每一个程序循环周期t3时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种并联伺服系统的动态过程控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、获取位置命令源的位置指令值S1；
步骤二、对接收的位置指令值S1进行处理，得到细分后的实时位置命令；具体为：
将接收的位置指令值S1与当前位置指令值S进行比较；
当S1等于S时，则位置指令没有发生改变，不需要重新进行指令细分，继续执行上次细分指令；
当S1不等于S时，记录两次指令间隔周期t1＝t3*n，其中t3为程序循环周期，n为程序循环次数，同时将程序循环次数n清零，将两次指令间隔周期t1与系统最低响应时间t2比较；
当t1﹥t2时，设动态细分周期T＝t2，当t1不大于t2时，设动态细分周期T＝t1，以满足系统最低响应要求；然后对当前位置指令值S进行超限检测，ST为伺服系统当前实际位置指令值，V为伺服系统最大运行速度，当abs(S-ST)>T*V时，超出伺服系统最大运行速度，设置当前位置指令值S为T*V+ST，以保证伺服系统在正常运行的条件下，尽可能的接近目标值；在获得伺服系统当前位置指令值S和动态细分周期T后，进行位置细分处理。
2.根据权利要求1所述的并联伺服系统的动态过程控制方法，其特征在于：所述细分为线性细分，具体为：转换公式为△S＝ST+((S-ST)*t3*n1)/T；
△S为基于伺服位置闭环的实时位置指令值；
实时计算出每一个程序循环周期t3时刻对应的实时位置指令值△S，实现位置指令细分，从而保证并联运动系统在任意时刻运动位置准确，达到过程控制的目的。
3.一种实现权利要求1-2任一项所述并联伺服系统的动态过程控制方法的信息数据处理终端。
4.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-2任一项所述的并联伺服系统的动态过程控制方法。
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