CN109656200B - 机台的柔性加减速控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机台的柔性加减速控制方法及系统，所述方法包括：在运行距离大于或等于加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；在第一实际加速度和第一实际减速度均小于或等于允许加速度最大值时，根据运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制驱动轴以第一运行轨迹运行。本发明操作过程简单且运算量少，降低了服务器的负载，提高了服务器的工作效率，提升了机台的安全性、适用性和实用性。

Description

机台的柔性加减速控制方法及系统

技术领域

本发明属于机台控制领域，更具体地说，是涉及一种机台的柔性加减速控制方法。

背景技术

加减速控制一直是运动控制系统的核心技术之一，决定着机台的运动精度和运行效率，传统的加减速方式有梯形加减速和指数型加减速，由于加速度有突变，所以存在柔性冲击，只适用于运动精度和速度不高的领域。柔性加减速控制方式有S型加减速、三角函数型加减速和多项式型加减速。由于后两种计算过程过于复杂，所以高速高精密机台一般都采用S型加减速。

S型加减速又分七段S型速度曲线和五段S型速度曲线，在面对不同的输入条件，进行路径规划时，七段S型速度曲线的运行情况有八种可能性，而五段S型速度曲线只有两种可能性，在保证加速度连续的情况下，五段S型速度曲线运算量更小。在现有技术中，在对机台的驱动轴运行的五段S型曲线路径规划时，一部分方案是在起始和终止速度相等、加速时间和减速时间相等、加速度和减速度相等的前提条件下，还需要通过繁复的需要开多次方的公式进行计算，同时还会是的服务器的运算负载过高，运算效率低下；且由于前提条件过于特殊，会造成机台的使用场景有限，利用率过低；在另一现有方案中，通过设定加速时间代替加加速度、加速度规划五段S型速度曲线，这种方法计算量小，限制条件少，但未考虑机台的实际加减速能力，因为加速度由机台的机械结构和电机本身共同决定，存在最大值，超出时，机台会出现卡死或强烈震动等现象，所以实用性不高。因此设定一种计算量小且考虑机台本身的实际加减速能力的加减速控制方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机台的柔性加减速控制方法及系统，以解决现有技术中存在的计算量庞大或实际加减速度超出机台实际加减速度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种机台的柔性加减速控制方法，所述机台的驱动轴运行轨迹为五段S型速度曲线，所述机台的柔性加减速控制方法包括：

在接收到机台的驱动轴的运转指令时，获取所述驱动轴预设的运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和允许速度最大值；

根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和；

在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；

判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

在所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第一运行轨迹运行。

在一实施例中，所述判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值之后，还包括：

在所述第一实际加速度或/和所述第一实际减速度大于所述允许加速度最大值时，将大于所述允许加速度最大值的所述第一实际加速度或/和所述第一实际减速度设定为所述允许加速度最大值；

通过第三数学模型计算所述机台的驱动轴在运转过程中的所述五段S型速度曲线的各时间段的第一运行时间，所述各时间段包括加加速段、减加速段、匀速段、加减速段和减减速段；

根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述五段S型速度曲线的各时间段的第一运行时间、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第二运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第二运行轨迹运行。

在一实施例中，所述判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和之后，还包括：

在所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第二数学模型计算第二实际加速度和第二实际减速度；

判断所述第二实际加速度和所述第二实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

在所述第二实际加速度和所述第二实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第三运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第三运行轨迹运行。

在一实施例中，所述判断所述第二实际加速度和所述第二实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值之后，还包括：

在所述第二实际加速度或/和所述第二实际减速度大于所述允许加速度最大值时，根据第四数学模型计算实际最高运行速度，根据第五数学模型计算第三实际加速度和第三实际减速度，根据第六数学模型计算所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间，所述各时间段包括加加速段、减加速段、匀速段、加减速段和减减速段；

根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述实际最高运行速度、所述第三实际加速度、所述第三实际减速度和所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第四运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第四运行轨迹运行。

在一实施例中，所述根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，包括：

根据以下公式获取所述加速运行距离：

其中，S_a为加速运行距离，F为所述给定最高运行速度，v_s为所述起始速度，T_acc为所述加速时间；

所述根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，包括：

根据以下公式获取所述减速运行距离：

其中，S_d为减速运行距离，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。

在一实施例中，所述第一数学模型包括：

其中：A₁为第一实际加速度，F为所述给定最高运行速度，v_s为所述起始速度，T_acc为所述加速时间；D₁为第一实际减速度，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。

在一实施例中，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述第三数学模型包括：

在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,所述第三数学模型包括：

其中，T₁₁为加加速段的第一运行时间，T₂₁为减加速段的第一运行时间，T₃₁为匀速段的第一运行时间，T₄₁为加减速段的第一运行时间，T₅₁为减减速段的第一运行时间，J为实际加加速度，L为运行距离，A_lim为允许加速度最大值，V_lim为允许速度最大值。

在一实施例中，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述第二数学模型包括：

在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,所述第二数学模型包括：

其中，A₂为第二实际加速度，D₂为第二实际减速度，L为运行距离，T_acc为所述加速时间，v_s为所述起始速度，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。

在一实施例中，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述第四数学模型包括：

所述第五数学模型包括：

所述第六数学模型包括：

T₃₂＝0

在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,所述第四数学模型包括：

所述第五数学模型包括：

所述第六数学模型包括：

T₃₂＝0

其中，F₀为实际最高运行速度，v_s为所述起始速度，v_e为所述终止速度，J为实际加加速度，A_lim为允许加速度最大值，V_lim为允许速度最大值，L为运行距离，A₃为第三实际加速度，D₃为第一实际减速度，T₁₂为加加速段的第一运行时间，T₂₂为减加速段的第一运行时间，T₃₂为匀速段的第一运行时间，T₄₂为加减速段的第一运行时间，T₅₂为减减速段的第一运行时间。

本发明还提供一种机台的柔性加减速控制系统，所述机台的驱动轴运行轨迹为五段S型速度曲线，所述机台的柔性加减速控制系统包括：

第一获取模块，用于在接收到机台的驱动轴的运转指令时，获取所述驱动轴预设的运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和所述允许速度最大值；

判断模块，用于根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和；

计算模块，用于在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；

第二获取模块，用于判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

运行模块，用于在所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第一运行轨迹运行。

本发明提供的机台的柔性加减速控制方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明机台在接收到机台的驱动轴的运转指令时，首先需要确定机台的驱动轴运行的五段S型速度曲线是否规划合理，此时首先获取所述驱动轴预设的运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和所述允许速度最大值；判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和；在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；在所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第一运行轨迹运行。

本发明在仅通过简单的判断之后即可确定机台的驱动轴运行的五段S型速度曲线对应的预设参数是否合理，并在确定预设参数合理之后根据该预设参数规划驱动轴的运行轨迹，之后控制驱动轴根据该运行轨迹运行；否则对该预设参数进行调整；该操作过程简单且运算量极少，大大降低了服务器的负载，提升了服务器的工作效率；同时由于所有合理的预设参数(或调整之后的预设参数)均满足第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值，因此，机台的驱动轴是在满足机台驱动轴的实际加减速能力的前提下运行，因此，机台不会出现卡死或强烈震动等现象，使得该机台的安全性等得到提升，并且机台的维修频率会降低，使用寿命也会得到相应提高。且本发明在任何前提条件下都尤其对应的调整方法，适用性和实用性都大大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1图1是本发明一实施例中入职自助办理方法的应用环境示意图；

图2为本发明实施例提供的机台的柔性加减速控制方法的流程图一；

图3为本发明实施例提供的机台的柔性加减速控制方法的流程图二；

图4为本发明实施例提供的机台的柔性加减速控制方法的流程图三；

图5为本发明实施例提供的机台的柔性加减速控制方法的流程图四。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明提供的机台的柔性加减速控制方法，可应用在如图1的应用环境中，其中，客户端(计算机设备)通过网络与服务器进行通信。其中，客户端(计算机设备)包括但不限于为各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、摄像头等。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的机台的柔性加减速控制方法进行说明。所述机台的驱动轴运行轨迹为五段S型速度曲线，所述机台的柔性加减速控制方法包括：

S10,在接收到机台的驱动轴的运转指令时，获取所述驱动轴预设的运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和允许速度最大值；

在该步骤中，所述运转指令是指在机台的驱动轴运转前，用户通过触发预设按键发送的驱动轴的运转指令至服务器(也即机台的控制端)；服务器在接收到该运转指令之后，首先需要获取该驱动轴运转的预设参数，该预设参数可以被包含在该运转指令中(也即，用户在选取该预设参数之后才触发预设按键)，也可以是此前已经在机台的服务器中设定的预设参数。所述预设参数包括但不限定于为给定最高运行速度、加速时间、减速时间、起始速度、终止速度、运行距离，允许加速度最大值，允许速度最大值等。所上述预设参数设置合理，则可以根据上述预设参数规划驱动轴的运行轨迹，并控制驱动轴按照该运行轨迹运行。可理解地，在获取到上述预设参数之后，可以将其显示在客户端(也即机台)的显示界面(机台的显示屏幕)上，以供用户查看、确认或修改。

S20,根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和；在该实施例中，首先需要确定所述预设参数中的运行距离与根据上述预设参数计算得出的五段S型速度曲线的运轨轨迹中的加速运行距离与减速运行距离之和之间的大小关系。若所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和，则五段S型速度曲线的运轨轨迹中包含匀速段，说明根据预设参数进行规划之后的驱动轴的运行轨迹的实际最高运行速度，即为预设参数中的给定最高运行速度；否则，五段S型速度曲线的运轨轨迹中不包含匀速段，此时说明根据预设参数进行规划之后的驱动轴的运行轨迹的实际最高运行速度，不能达到预设参数中的给定最高运行速度，因此还需要进一步计算所述实际最高运行速度。可理解地，在一实施例中，在根据预设参数进行规划之后的驱动轴的运行轨迹的实际最高运行速度不能达到预设参数中的给定最高运行速度(也即所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和)时，可以直接进入步骤S90中，亦可以首先提示用户当前预设参数对应的实际最高运行速度不能达到预设参数中的给定最高运行速度，以提示用户，用户可以在接收到提示之后，选择是否还需要继续按照该预设参数控制该驱动轴运转或进入步骤S90中。

S30,在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；也即，由于需要考虑机台的驱动轴是否满足机台驱动轴的实际加减速能力的前提，因此需要根据上述预设参数(通过第一数学模型，适用于运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之的情况)计算第一实际加速度和第一实际减速度，并判断第一实际加速度和第一实际减速度是否均小于或等于允许加速度最大值，若均小于或等于，则说明在运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和的前提下，该预设参数设置合理，此时可以根据该预设参数规划驱动轴的运行轨迹；如果第一实际加速度和第一实际减速度其中一个大于允许加速度最大值，则需要重新调整上述预设参数，否则就因为第一实际加速度和第一实际减速度其中一个过高而损害机台的寿命，同时也可能无法满足机台的本次对应于所述运转指令的加工需求。

S40,判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

也即，若所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于允许加速度最大值，说明在运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和的前提下，该预设参数设置合理，此时可以根据该预设参数规划驱动轴的第一运行轨迹。可理解地，在该预设参数合理设置的情况下，可以在规划所述第一运行轨迹之前，首先在机台的显示界面上提示用户上述预设参数设置合理，用户可以选择确认或者并不确认而是调整该预设参数之后再返回步骤S10中均可。

S50,在所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第一运行轨迹运行。可理解地，在该第一运行轨迹规划完毕之后，可以首先在机台的显示界面上显示该第一运行轨迹，以供用户再次确认当前的第一运行轨迹是否无误。

本发明在仅通过简单计算和判断之后即可确定机台的驱动轴运行的五段S型速度曲线对应的预设参数是否合理，并在确定预设参数合理之后根据该预设参数规划驱动轴的运行轨迹，之后控制驱动轴根据该运行轨迹运行；否则对该预设参数进行调整；该操作过程简单且运算量极少，大大降低了服务器的负载，提升了服务器的工作效率；同时由于所有合理的预设参数(或调整之后的预设参数)均满足第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值，因此，机台的驱动轴是在满足机台驱动轴的实际加减速能力的前提下运行，机台不会出现卡死或强烈震动等现象，使得该机台的安全性等得到提升，并且机台的维修频率会降低，使用寿命也会得到相应提高。且本发明在任何前提条件下都尤其对应的调整方法，适用性和实用性都大大提升。

在一实施例中，如图3所示，所述步骤S40之后，也即判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值之后，还包括：

S60,在所述第一实际加速度或/和所述第一实际减速度大于所述允许加速度最大值时，将大于所述允许加速度最大值的所述第一实际加速度或/和所述第一实际减速度设定为所述允许加速度最大值；也即，如果第一实际加速度和第一实际减速度其中一个大于允许加速度最大值，则需要重新调整上述预设参数，否则就因为第一实际加速度和第一实际减速度其中一个过高而损害机台的寿命，同时也可能无法满足机台的本次对应于所述运转指令的加工需求，因此，需要将大于允许加速度最大值的第一实际加速度和/或第一实际减速度修改为所述被允许加速度最大值，以满足机台本身的使用条件，提升机台的寿命。

S70,通过第三数学模型计算所述机台的驱动轴在运转过程中的所述五段S型速度曲线的各时间段的第一运行时间，所述各时间段包括加加速段、减加速段、匀速段、加减速段和减减速段；也即，在该步骤中，在计算所述第一运行时间时，需要使用实际加加速度J，因此必须要首先获取允许速度最大值，并在计算过程中需要通过该允许速度最大值和允许加速度最大值获取实际加加速度J。该过程请具体参照下述内容中对第三数学模型的具体阐述，在此不再赘述。

S80,根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述五段S型速度曲线的各时间段的第一运行时间、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第二运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第二运行轨迹运行。可理解地，在该第二运行轨迹规划完毕之后，可以首先在机台的显示界面上显示该第二运行轨迹，以供用户再次确认当前的第二运行轨迹是否无误。

在一实施例中，如图4所示，所述步骤S20之后，也即所述判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和之后，还包括：

S90,在所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第二数学模型计算第二实际加速度和第二实际减速度；也即，在根据预设参数进行规划之后的驱动轴的运行轨迹的实际最高运行速度不能达到预设参数中的给定最高运行速度(也即所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和)时，可以在步骤S90中，考虑机台的驱动轴是否满足机台驱动轴的实际加减速能力的前提，因此需要根据上述预设参数(通过第二数学模型，区别与第一数学模型，第二数学模型适用于运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和的情况)计算第二实际加速度和第二实际减速度，并判断第二实际加速度和第二实际减速度是否均小于或等于允许加速度最大值，若均小于或等于，则说明在运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和的前提下，该预设参数设置合理，此时可以根据该预设参数规划驱动轴的运行轨迹；如果第二实际加速度和第二实际减速度其中一个大于允许加速度最大值，则需要重新调整上述预设参数，否则就因为第二实际加速度和第二实际减速度其中一个过高而损害机台的寿命，同时也可能无法满足机台的本次对应于所述运转指令的加工需求。

S100,判断所述第二实际加速度和所述第二实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；也即，若所述第二实际加速度和第二实际减速度均小于或等于允许加速度最大值，说明在运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和的前提下，该预设参数设置合理，此时可以根据该预设参数规划驱动轴的第三运行轨迹。可理解地，在该预设参数合理设置的情况下，可以在规划所述第三运行轨迹之前，首先在机台的显示界面上提示用户上述预设参数设置合理，用户可以选择确认或者并不确认而是调整该预设参数之后再返回步骤S10中均可。

S110,在所述第二实际加速度和所述第二实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第三运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第三运行轨迹运行。可理解地，在该第三运行轨迹规划完毕之后，可以首先在机台的显示界面上显示该第三运行轨迹，以供用户再次确认当前的第三运行轨迹是否无误。

在一实施例中，如图5所示，所述步骤S40之后，也即所述判断所述第二实际加速度和所述第二实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值之后，还包括：

S120,在所述第二实际加速度或/和所述第二实际减速度大于所述允许加速度最大值时，根据第四数学模型计算实际最高运行速度，根据第五数学模型计算第三实际加速度和第三实际减速度，根据第六数学模型计算所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间，所述各时间段包括加加速段、减加速段、匀速段、加减速段和减减速段。

也即，如果所述第二实际加速度和第二实际减速度其中一个大于允许加速度最大值，则需要重新调整上述预设参数，否则就因为所述第二实际加速度和第二实际减速度其中一个过高而损害机台的寿命，同时也可能无法满足机台的本次对应于所述运转指令的加工需求，因此，需要根据第四数学模型计算实际最高运行速度(预设参数中给定最高运行速度的调整之后的值)，根据第五数学模型计算第三实际加速度(替换原有的第二实际加速度)和第三实际减速度(替换原有的第二实际减速度)，根据第六数学模型计算所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间，根据上述内容可以确定第四运行轨迹，且该地四运行轨迹可以满足机台的使用要求。

S130,根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述实际最高运行速度、所述第三实际加速度、所述第三实际减速度和所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第四运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第四运行轨迹运行。可理解地，在该第四运行轨迹规划完毕之后，可以首先在机台的显示界面上显示该第四运行轨迹，以供用户再次确认当前的第四运行轨迹是否无误。

在一实施例中，所述根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，包括：

根据以下公式获取所述加速运行距离：

其中，S_a为加速运行距离，F为所述给定最高运行速度，v_s为所述起始速度，T_acc为所述加速时间；

所述根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，包括：

根据以下公式获取所述减速运行距离：

其中，S_d为减速运行距离，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。

在该实施例中，加速运行距离S_a与减速运行距离S_d可以相等或不相等，所述加速时间与所述减速时间也可以相等或不相等。

可理解地，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述公式(1-1)以及(1-2)相关的公式可以根据以下内容进行推导：

F＝v_s+JT₁₁ ² (1-111)

其中，J为实际加加速度，T₁₁为加加速段的第一运行时间，A₁为第一实际加速度。此时，在该实施例中计算得到S_a和S_d，判断是否若L≥S_a+S_d，若是，则由于所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和，因此所述五段S型速度曲线包含匀速段，所述五段S型速度曲线为五段对称型S曲线，此时，该五段对称型S曲线中初始速度和终止速度相等，加速时间和减速时间相等，加加速段时间(也即T₁₁)、减加速段时间、加减速段时间和减减速段时间相等且均为所述加速时间的1/2。此时进入步骤S30中根据公式(1-111)至(1-114)获取相关参数判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值并进行后续处理。

可理解地，在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,根据所述公式(1-1)以及(1-2)计算得到S_a和S_d，判断是否若L≥S_a+S_d，若是，则由于所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和，所述五段S型速度曲线包含匀速段，所述五段S型速度曲线为五段不对称S型曲线；此时根据以下公式(1-115)至(1-116)获取与S_a和S_d相关的运动学参数：

其中，是指J₁₁第一实际加加速度，J₂₁为第一实际减加速度，J₄₁为第一实际加减速度，J₅₁为第一实际减减速度，T₄₁为第一加减速的第一运行时间。

在一实施例中，在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，所述第一数学模型包括：

其中：A₁为第一实际加速度，F为所述给定最高运行速度，v_s为所述起始速度，T_acc为所述加速时间；D₁为第一实际减速度，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。也即，在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和的情况下，根据给定最高运行速度、加速时间、起始速度、运行距离，允许加速度最大值，允许速度最大值，就可以规划出对应的第一运行轨迹。

在一实施例中，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间,且所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，所述第三数学模型包括：

在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间，且所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时,所述第三数学模型包括：

其中，T₁₁为加加速段的第一运行时间，T₂₁为减加速段的第一运行时间，T₃₁为匀速段的第一运行时间，T₄₁为加减速段的第一运行时间，T₅₁为减减速段的第一运行时间，J为实际加加速度，L为运行距离，A_lim为允许加速度最大值，V_lim为允许速度最大值。

在一实施例中，在所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和，且所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述第二数学模型包括：

也即，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,由于L<S_a+S_b时，五段S型速度曲线的运轨轨迹中不包含匀速段，说明根据预设参数进行规划之后的驱动轴的运行轨迹的实际最高运行速度，不能达到预设参数中的给定最高运行速度，因此还需要进一步计算所述实际最高运行速度。此时，可以根据以下公式(1-117)至(1-120)求解所述实际最高运行速度F₀：

并且在进入步骤S30中根据上述公式(1-117)至(1-120)获取相关参数，判断所述第二实际加速度和所述第二实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值并进行后续处理。

具体地，在所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和，且所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,由于L<S_a+S_b(也即所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和)，此时，所述五段S型速度曲线为四段不对称S型曲线；所述第二数学模型包括：

其中，A₂为第二实际加速度，D₂为第二实际减速度，L为运行距离，T_acc为所述加速时间，v_s为所述起始速度，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。在上述实施例中，与所述A₂和D₂相关的运动学参数包括：

其中，是指J₁₂第二实际加加速度，J₂₂为第二实际减加速度，J₄₂为第二实际加减速度，J₅₂为第二实际减减速度。

在一实施例中，在所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和，且所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,由于L<S_a+S_b(也即所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和)，且所述第二实际加速度和所述第二实际减速度大于所述允许加速度最大值，此时所述第四数学模型包括：

所述第五数学模型包括：

所述第六数学模型包括：

T₃₂＝0 (1-18)

在所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和，且所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,由于L<S_a+S_b，且所述第二实际加速度和所述第二实际减速度大于所述允许加速度最大值，所述第四数学模型包括：

所述第五数学模型包括：

所述第六数学模型包括：

T₃₂＝0 (1-24)

其中，F₀为实际最高运行速度，v_s为所述起始速度，v_e为所述终止速度，J为实际加加速度，A_lim为允许加速度最大值，V_lim为允许速度最大值，L为运行距离，A₃为第三实际加速度，D₃为第一实际减速度，T₁₂为加加速段的第一运行时间，T₂₂为减加速段的第一运行时间，T₃₂为匀速段的第一运行时间，T₄₂为加减速段的第一运行时间，T₅₂为减减速段的第一运行时间。

为了帮助理解特例举以下示例加以说明本发明：

某自动化机台(该自动化机台的起始速度等于终止速度且加速时间等于减速时间)的总共接收到四次控制指令，每一次控制指令对应以下表1-1中的一个路径段(一个路径段包含该路径段的规划过程中所使用的预设参数以及对该预设参数调整过程中所使用的运动学参数，其中L为运行距离，S_a为加速运行距离，F为所述给定最高运行速度，v_s为所述起始速度，T_acc为所述加速时间，S_d为减速运行距离，v_e为所述终止速度(在该自动化机台中与v_s相等因此不单独列出)，T_dec为所述减速时间(在该自动化机台中与T_acc相等因此不单独列出)，A_lim为允许加速度最大值，V_lim为允许速度最大值。J为实际加加速度，A为实际加速度，D为实际减速度(在该自动化机台中与A相等因此不单独列出)；如表1-1所示，预设参数结合表1-1进行规划：

表1-1某自动化机台的部分路径规划表

在上表1-1中:

对于路径段1来说，由于L≥S_a+S_d，并且实际加速度和实际减速度均等于允许加速度最大值，此时，根据预设参数即可规划运行轨迹(对应于上述步骤S50中的第一运行轨迹)。

对于路径段2来说，由于L<S_a+S_b，并且实际加速度和实际减速度均小于允许加速度最大值，此时，根据预设参数即可规划运行轨迹(对应于上述步骤S110中的第三运行轨迹)。

对于路径段3来说，由于L≥S_a+S_d，并且实际加速度和实际减速度均大于允许加速度最大值，此时，需要将大于所述允许加速度最大值的实际加速度和实际减速度设定为所述允许加速度最大值；并重新规划五段S型速度曲线的各时间段的第一运行时间等运动学参数之后，并根据重新规划后的运动学参数规划运行轨迹(对应于上述步骤S60-S80中的第二运行轨迹)。

对于路径段4来说，由于L<S_a+S_b，并且实际加速度和实际减速度均大于允许加速度最大值，此时，需要将大于所述允许加速度最大值的实际加速度和实际减速度设定为所述允许加速度最大值；并计算实际最高运行速度、实际加速度和实际减速度、所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间等运动学参数之后，并根据重新规划后的运动学参数规划运行轨迹(对应于上述步骤S120-S130中的第四运行轨迹)。

本发明还提供一种机台的柔性加减速控制系统，所述机台的驱动轴运行轨迹为五段S型速度曲线，所述机台的柔性加减速控制系统包括：

第一获取模块，用于在接收到机台的驱动轴的运转指令时，获取所述驱动轴预设的运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和所述允许速度最大值；

判断模块，用于根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和；

计算模块，用于在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；

第二获取模块，用于判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

运行模块，用于在所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第一运行轨迹运行。

关于机台的柔性加减速控制系统的具体限定可以参见上文中对于机台的柔性加减速控制方法的限定，在此不再赘述。上述产品的机台的柔性加减速控制系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

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 (10)

1.一种机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，所述机台的驱动轴运行轨迹为五段S型速度曲线，所述机台的柔性加减速控制方法包括：

在接收到机台的驱动轴的运转指令时，获取所述驱动轴预设的运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和允许速度最大值；

根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和；

在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；

判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

在所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第一运行轨迹运行。

2.如权利要求1所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，所述判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值之后，还包括：

在所述第一实际加速度或/和所述第一实际减速度大于所述允许加速度最大值时，将大于所述允许加速度最大值的所述第一实际加速度或/和所述第一实际减速度设定为所述允许加速度最大值；

通过第三数学模型计算所述机台的驱动轴在运转过程中的所述五段S型速度曲线的各时间段的第一运行时间，所述各时间段包括加加速段、减加速段、匀速段、加减速段和减减速段；

根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述五段S型速度曲线的各时间段的第一运行时间、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第二运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第二运行轨迹运行。

3.如权利要求1所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，所述判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和之后，还包括：

在所述运行距离小于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第二数学模型计算第二实际加速度和第二实际减速度；

判断所述第二实际加速度和所述第二实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

在所述第二实际加速度和所述第二实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第三运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第三运行轨迹运行。

4.如权利要求3所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，所述判断所述第二实际加速度和所述第二实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值之后，还包括：

在所述第二实际加速度或/和所述第二实际减速度大于所述允许加速度最大值时，根据第四数学模型计算实际最高运行速度，根据第五数学模型计算第三实际加速度和第三实际减速度，根据第六数学模型计算所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间，所述各时间段包括加加速段、减加速段、匀速段、加减速段和减减速段；

根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述实际最高运行速度、所述第三实际加速度、所述第三实际减速度和所述五段S型速度曲线的各时间段的第二运行时间、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第四运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第四运行轨迹运行。

5.如权利要求2所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，所述根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，包括：

根据以下公式获取所述加速运行距离：

其中，S_a为加速运行距离，F为所述给定最高运行速度，v_s为所述起始速度，T_acc为所述加速时间；

所述根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，包括：

根据以下公式获取所述减速运行距离：

其中，S_d为减速运行距离，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。

6.如权利要求5所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，所述第一数学模型包括：

其中：A₁为第一实际加速度，F为所述给定最高运行速度，v_s为所述起始速度，T_acc为所述加速时间；D₁为第一实际减速度，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。

7.如权利要求5所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述第三数学模型包括：

在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,所述第三数学模型包括：

其中，T₁₁为加加速段的第一运行时间，T₂₁为减加速段的第一运行时间，T₃₁为匀速段的第一运行时间，T₄₁为加减速段的第一运行时间，T₅₁为减减速段的第一运行时间，J为实际加加速度，L为运行距离，A_lim为允许加速度最大值，V_lim为允许速度最大值。

8.如权利要求3所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述第二数学模型包括：

在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,所述第二数学模型包括：

其中，A₂为第二实际加速度，D₂为第二实际减速度，L为运行距离，T_acc为所述加速时间，v_s为所述起始速度，v_e为所述终止速度，T_dec为所述减速时间。

9.如权利要求4所述的机台的柔性加减速控制方法，其特征在于，在所述起始速度等于所述终止速度且所述加速时间等于所述减速时间时,所述第四数学模型包括：

所述第五数学模型包括：

所述第六数学模型包括：

T₃₂＝0

在所述起始速度不等于所述终止速度或/和所述加速时间不等于所述减速时间时,所述第四数学模型包括：

所述第五数学模型包括：

所述第六数学模型包括：

T₃₂＝0

其中，F₀为实际最高运行速度，v_s为所述起始速度，v_e为所述终止速度，J为实际加加速度，A_lim为允许加速度最大值，V_lim为允许速度最大值，L为运行距离，A₃为第三实际加速度，D₃为第一实际减速度，T₁₂为加加速段的第一运行时间，T₂₂为减加速段的第一运行时间，T₃₂为匀速段的第一运行时间，T₄₂为加减速段的第一运行时间，T₅₂为减减速段的第一运行时间。

10.一种机台的柔性加减速控制系统，其特征在于，所述机台的驱动轴运行轨迹为五段S型速度曲线，所述机台的柔性加减速控制系统包括：

第一获取模块，用于在接收到机台的驱动轴的运转指令时，获取所述驱动轴预设的运行距离、起始速度、终止速度、加速时间、减速时间、给定最高运行速度、允许加速度最大值和允许速度最大值；

判断模块，用于根据所述起始速度、所述加速时间和所述给定最高运行速度获取加速运行距离，根据所述终止速度、所述减速时间和所述给定最高运行速度获取减速运行距离，判断所述运行距离是否大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和；

计算模块，用于在所述运行距离大于或等于所述加速运行距离与所述减速运行距离之和时，通过第一数学模型计算第一实际加速度和第一实际减速度；

第二获取模块，用于判断所述第一实际加速度和所述第一实际减速度是否均小于或等于所述允许加速度最大值；

运行模块，用于在所述第一实际加速度和所述第一实际减速度均小于或等于所述允许加速度最大值时，根据所述运行距离、所述起始速度、所述终止速度、所述加速时间、所述减速时间、所述给定最高运行速度、所述允许加速度最大值和所述允许速度最大值，规划所述机台的驱动轴的第一运行轨迹，并控制所述驱动轴以所述第一运行轨迹运行。

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