CN109856962A - 一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，采用自适应减速阶段加速度控制算法的调整减速阶段的加速度大小，即在同一个路程的速度规划中，与加速阶段的时间相比，增大了减速阶段的时间，从而减少了主轴在停下运动时产生的冲击力；将主轴运动的目标距离L、设定的目标速度V_m，各个阶段速度及相对应的脉冲步数进行比对，利用加速阶段正推和减速阶段倒推法调整电机实际能达到的最大速度，并实时规划出电机加减速曲线。本发明能有效解决圆轴类校直机主轴在停止运动时产生的冲击力，以及引起的抖动和碰撞、弯曲度的测量精确、机器和电机的损坏的问题。

Description

一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法

技术领域

本发明涉及一种速度控制方法，尤其是一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，属于运动控制领域。

背景技术

近年来，随着国内经济的快速发展，圆轴类校直机的运用也越来越广泛，智能化的校直机可以校直硬度和淬火等程度不一的圆轴类钢材。智能的圆轴类校直机采用由电机驱动带动负载的主轴(校直头)进行对圆轴类材料的弯曲位置进行下压校直，并且受到广泛的关注。

智能圆轴类校直机的主轴校正系统主要在圆轴的弯曲位置，通过继电器控制弯曲位置两端支撑点来支撑圆轴，依靠电机驱动主轴(校直头)移动一定距离，对圆轴弯曲的地方进行校正。然而，要是想要对不同材质的圆轴能到很好的校正，那么主轴(校直头)必须要有很大的力才能对圆轴进行校正，这样主轴就必须带有很大的负载。主轴(校直头)在移动校直功能减速停止时，由公式Ft＝mv可知，速度和负载很大时会产生很大的冲击力，就会是设备很容易发生抖动和碰撞现象，而一旦抖动就将引起弯曲度的测量不精确，甚至还会导致校直机的机械碰撞损坏机器和电机，尤其是在高速运动情况下更易发生。同时，主轴(校直头)为了加快校正的进度，缩短校直时间，需要进行短距离内的迅速提速，在停止减速阶段需要缓慢一点减速，增大减速时间，减少冲击力。因此迫切需要一种新的速度控制方法来提升主轴电机的转速和稳定性。

发明内容

为了提高智能圆轴类校直机主轴的速度以及克服其在高速运动且负载很大的情况下减速阶段下存在的设备颤抖、电机损坏等缺点，本发明提供了一种能实现电机迅速提速、有效避免过载、提升稳定性的智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，所述方法包括以下步骤：

1)首先根据圆轴类校直机主轴的机械结构、采用电机的型号属性以及现场测试，确定主轴在进行上下移动动作时，电机能允许运行的最大加速度a_max，最小加速度a_min，最大速度V_max，高速阶段最小速度V_con2，匀加速阶段最小速度V_con1和匀加速度a_c；

2)在加速度值低于主轴电机的最大加速度a_max的条件下，根据加阶段加速度控制算法，可以得出加速阶段的各个加速度(a₁,a₂,···,a_n)，a表示加速度的值，下标1到n表示加速度的规划顺序；

3)根据实际圆轴类校直机主轴负载的重量M和设定的目标速度V_m，再根据自适应减速阶段加速度算法与速度控制算法，可以得出减速阶段的加速度与加速阶段加速度之间的关系a_d＝a_u/k和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')，其中，a_d表示减速阶段的速度，a_u表示加速阶段的速度，k表示加速阶段的加速度与减速阶段的加速度的比例关系；

4)根据现场调试，设定主轴电机的起始速度V_min、每次速度改变的规划周期为2ms，结合步骤2)得到的加速阶段的每个加速度(a₁,a₂,···,a_n)依次可得到电机的加速阶段的速度(v₁,v₂,···,v_n+1)和相对应的脉冲步长数(P₁,P₂,···,P_n+1)，在加速阶段达到匀加速阶段最小速度V_con1对应的脉冲步长数P_con1和高速阶段最小速度V_con2对应的脉冲步长数P_con2，达到最大速度V_max对应的脉冲步长数P_max；再结合步骤3)得到的减速阶段加速度和加速阶段的加速度关系得到的减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')就可以得到减速阶段的各个阶段的速度(v₁',v₂',···,v_m+1')和相对应的脉冲步长数(P₁',P₂',···,P_m+1')；

5)主轴运动的目标距离L、设定的目标速度V_m，与步骤2)、步骤3)和步骤4)中得到的各个阶段速度及相对应的脉冲步数进行比对，利用加速阶段正推和减速阶段倒推法调整电机实际能达到的最大速度，并实时规划出电机加减速曲线。

进一步，在步骤1)中，现场测试出的最大加速度a_max需满足当滚主轴带动质量为M的负载时，电机在当前负载下以起始速度V_min突增a_max速度都能够保持稳定运行；测试出的最小加速度a_min需满足电机在接近最大速度V_max高速运动时突增a_min不会引起电机过载和堵转丢步等现象；在步骤4)中，匀加速阶段最小速度V_con1，是V_min通过减加速阶段加速度达到匀加速度a_c(a_c＝[a_min+(a_max-a_min)/40])时对应的速度；测试出的高速阶段最小速度V_con2，需满足电机在以加速度a_c匀加速加到不会引起电机过载和堵转丢步时最大的速度。

再进一步，在步骤2)中，由于电机在低速阶段能承受较大阻力，且为实现校直机主轴的快速提速，令首个加速度值等于最大加速度，即a₁＝a_max，再根据加速阶段加速控制算法依次递减得出a₁～a_j的值，j<n；同时为使主轴电机运转速度尽可能达到目标速度V_m，保持速度的稳定提升；加速阶段加速度(a₁,a₂,···,a_n)具体计算公式如下：

a_i＝a₁-2·(i-1)² (a_c<＝a_i) (1)

a_i＝a_c-(i-c)² (a_i＞＝a_min) (2)

其中a₁＝a_max，即电机的起跳加速度设为最大加速度，i是大于0的整数，公式(1)是加速段低速减加速阶段的加速度计算公式，公式(2)是加速段高速减加速阶段的加速度计算公式，其中a_c计算公式：

a_c＝a_min+(a_max-a_min)/40 (3)

a_i表示第i个规划周期的加速度值，当i满足a_i＜＝a_min＜a_i-1时，令j＝i，即此时a_i＝a_j，因此得a_j～a_n的计算公式为：

a_j＝a_j+1＝···＝a_n (4)

其中a_j近似等于最小加速度，能够满足电机在任意速度下进行速度的突变。

再进一步，实际圆轴类校直机主轴负载的重量M和设定的目标速度V_m，再根据自适应减速阶段加速度算法与速度控制算法，得出减速阶段的加速度与加速阶段加速度之间的关系a_d＝a_u/k和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')，其中a_d表示减速阶段的速度，a_u表示加速阶段的速度，k表示加速阶段的加速度与减速阶段的加速度的比例关系，其计算公式为：

k＝1+0.01·(lgM+lgV_m) (5)

其中M代表的是主轴负载的重量，单位是千克，V_m代表的是目标速度；

在步骤4)中，当电机运转到实际速度或者目标速度V_m后，进行减速运动，再根据步骤3)和加减速控制算法中加速阶段的加速度控制算法依次递减得出加速度v₁',v₂',···,v_m+1'的值，减速阶段加速度(a₁',a₂',···,a_m')计算公式如下：

a_i'＝-[(a_n+1+(i-c)²)·j/k] (-a_i'＜＝a_c) (6)

a_i'＝-[(a_c+2*(i-1)²)·j/k] (-a_i'＜＝a_max) (7)

其中，j表示加速度临时计数，此值是从1开始计数，每次加1，当加到k时，从1开始重新计数。

再进一步，在步骤4)中，主轴电机以V_min为起跳速度，即v₁＝V_min，再根据加速度(a₁,a₂,···,a_n)依次递增得出加速阶段速度(v₁,v₂,···,v_n+1)，其计算公式如下：

v_n＝v_n-1+a_n-1 (8)

其中v₁＝V_min，v_n表示第n个规划周期时电机达到的速度，单位为电机每秒运行的脉冲量；再结合规划周期2ms可得出脉冲步长(P₁,P₂,···,P_n+1)和(P₁',P₂',···,P_m+1')的计算公式：

P_n＝2v_n·10^-3+P_n-1 (9)

P_m'＝2v_m'·10^-3+P_m-1' (10)

其中P₁＝2v₁·10^-3，P₁'＝2v_n·10^-3，P_n表示电机以初速度V_min为起跳速度，加速度阶段每经过一个规划周期2ms按照加速度(v₁,v₂,···,v_n+1)进行一次提速，当速度提升到v_n时其所运行的脉冲量；P_m'表示电机从最大速度v_n开始减速运行到v_m时其所运行的脉冲量。

所述步骤5)中，根据加速阶段加速度(v₁,v₂,···,v_n+1)对相应脉冲步长(P₁,P₂,···,P_n+1)和减速阶段加速度(v₁',v₂',···,v_m+1')对相应脉冲步长(P₁',P₂',···,P_m+1')再结合目标速度V_m以及目标位置L，用加速阶段正推和减速阶段倒推法计算出最接近目标速度V_m的实际最大速度v_p、加速距离P_p和减速距离P_p'，加速阶段正推和减速阶段倒推法，就是从加速度阶段加速度v₁,v₂,···,v_n+1中从第一个速度开始推导，计算某个速度v_j对应的脉冲数P_j加上这个速度在减速阶段到最小速度的脉冲数P_j'和目标距离L相比，减速阶段脉冲数利用倒推法计算公式为：

P_j'＝P_m+1'-P_vj' (11)

其中j从1开始，P_vj'为速度v_j对应减速阶段的脉冲步长量；根据最大速度V_max，可以分为两种距离情况：

(a)如果推到速度V_max时，P_j+P_j'＜L；则v_p＝V_max，P_p＝P_max；

(b)如果没有推到速度v_j＜V_max时，P_j+P_j'＞L；则v_p＝v_j，P_p＝P_j；

在根据上面得到的电机速度v_p与目标速度V_m相比，以此又可分为两种情况：

(a)如果行程v_p＜＝V_m＜V_max，此时图2内电机运行过程中实际能够达到的最大速度为v_p，此时的加速距离为：

S₁＝P_p (12)

减速阶段的距离为：

S₂＝P_p' (13)

(b)如果行程v_m＜＝v_p＜＝V_max，此时图2内电机运行过程中实际能够达到的最大速度为v_p，此时的加速距离为：

S₁＝P_m (14)

减速阶段的距离为：

S₂＝P_m' (15)

匀速阶段的距离为：

S₃＝L-S₁-S₂ (16)

主轴电机加减速曲线是将速度控制整体分为低速减加速、匀加速、高速减加速、高速减减速、匀减速和低速减减速七段的不对称速度曲线，当速度达到目标速度V_m或运动步长达到L/2时，运行状态进入匀速阶段或者减速阶段。

本发明的优点在于：(1)圆轴类校直机主轴控制系统采用的加速度a₁,a₂,···,a_n使得主轴在低速阶段进行低速减加速度运动，在中速阶段进行匀加速度运动，在高速阶段进行高速减加速度运动，大大缩短了电机运转达到实际速度或目标速度V_m的时间；(2)采用在主轴运行过程中实时调用提前计算好的速度v₁,v₂,···,v_n+1、v₁',v₂',···,v_m+1'的控制方法，减少运动过程中系统计算时间，提高了处理效率，使得智能圆轴类校直机主轴运动的实时性更高；(3)通过目标距离L与得到脉冲步长(P₁,P₂,···,P_n+1)和(P₁',P₂',···,P_m+1')的比对，利用加速阶段正推和减速阶段倒推法能够精确得出主轴理论能达到的最大速度，减小计算误差，提高控制精度；(4)根据主轴的负载M和设定运动的速度V_m，可以自适应的调整不同状态下运动减速阶段的加速度大小；(5)自适应的调整减速阶段的加速度大小，就是在同一个路程的速度规划中与加速阶段的时间相比，增大了减速阶段的时间，从而减少了主轴在停下运动时产生的冲击力，就能够有效避免设备的抖动和碰撞现象，消除抖动影响弯曲度的测量精确，还减少校直机的内部机械碰撞，防止机器和电机的损坏；(6)控制方法基于STM32H742IIT6实现，资源丰富并且能减小智能圆轴类校直机控制器的体积。

附图说明

图1为智能圆轴类校直机主轴电机速度控制的实现流程图。

图2为智能圆轴类校直机主轴电机的速度规划曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。

参照图1和图2，一种智能圆轴类校直机自适应速度控制方法，所述方法包括以下步骤：

1)首先根据圆轴类校直机主轴的机械结构、步电机的型号属性以及现场测试，确定主轴在进行上下移动动作时，电机能允许运行的，电机能允许运行的最大加速度a_max，最小加速度a_min，最大速度V_max，高速阶段最小速度V_con2，匀加速阶段最小速度V_con1，匀加速度a_c；

2)在加速度值低于主轴电机的最大加速度a_max的条件下，根据加速阶段加速控制算法，得出加速阶段的加速度(a₁,a₂,···,a_n)，a表示加速阶段加速度的值，下标1到n表示加速度的规划顺序；

3)实际中圆轴类校直机主轴负载会不同，根据负载重量M和设定的目标速度V_m，再根据自适应减速阶段加速度算法与加速度控制算法，可以得出减速阶段的加速度与加速阶段加速度之间的关系a_d＝a_u/k和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')，其中，a_d表示减速阶段的速度，a_u表示加速阶段的速度，a'表示减速阶段加速度的值，下标1到m表示加速度的规划顺序；

4)设定主轴电机的起跳速度V_min、规划周期为2ms，结合步骤2)和步骤3)得到的加速阶段加速度(a₁,a₂,···,a_n)和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')，依次建立电机的加速阶段的速度(v₁,v₂,···,v_n+1)及对应的脉冲步长数(P₁,P₂,···,P_n+1)和减速阶段的速度(v₁',v₂',···,v_m+1')及对应的脉冲步长数(P₁',P₂',···,P_m+1')；

5)主轴运动的目标距离L、设定的目标速度V_m，与步骤2)、步骤3)和步骤4)中得到的各个阶段速度及相对应的脉冲步数进行比对，利用加速阶段正推和减速阶段倒推法调整电机实际能达到的最大速度，并实时规划出电机加减速曲线。

进一步，在步骤1)中，现场测试出的最大加速度a_max需满足当滚主轴带动质量为M的负载时，电机在当前负载下以起跳速度V_min突增a_max速度都能够保持稳定运行；测试出的最小加速度a_min需满足电机在接近最大速度V_max高速运动时突增a_min不会引起电机过载和堵转丢步等现象；在步骤4)中，匀加速阶段最小速度V_con1，是V_min通过减加速阶段加速度达到匀加速度a_c(a_c＝[a_min+(a_max-a_min)/40])时对应的速度；测试出的高速阶段最小速度V_con2，需满足电机在以加速度a_c匀加速加到不会引起电机过载和堵转丢步时最大的速度。

再进一步，在步骤2)中，由于电机在低速阶段能承受较大阻力，且为实现校直机主轴的快速提速，令首个加速度值等于最大加速度，即a₁＝a_max，再根据加速阶段加速控制算法依次递减得出a₁～a_j的值，j<n；同时为使主轴电机运转速度尽可能达到目标速度V_m，保持速度的稳定提升；加速阶段加速度(a₁,a₂,···,a_n)具体计算公式如下：

a_i＝a₁-2·(i-1)² (a_c<＝a_i) (1)

a_i＝a_c-(i-c)² (a_i＞＝a_min) (2)

其中a₁＝a_max，即图2中电机的起跳加速度设为最大加速度，i是大于0的整数，公式(1)是加速段低速减加速阶段的加速度计算公式，公式(2)是加速段高速减加速阶段的加速度计算公式。其中a_c计算公式：

a_c＝a_min+(a_max-a_min)/40 (3)

a_i表示第i个规划周期的加速度值，当i满足a_i＜＝a_min＜a_i-1时，令j＝i，即此时a_i＝a_j，因此可得a_j～a_n的计算公式为：

a_j＝a_j+1＝···＝a_n (4)

其中a_j近似等于最小加速度，能够满足电机在任意速度下进行速度的突变。

再进一步，在步骤3)中，实际圆轴类校直机主轴负载的重量M和设定的目标速度V_m，再根据自适应减速阶段加速度算法与速度控制算法，可以得出减速阶段的加速度与加速阶段加速度之间的关系a_d＝a_u/k和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')，其中a_d表示减速阶段的速度，a_u表示加速阶段的速度，k表示加速阶段的加速度与减速阶段的加速度的比例关系，其计算公式为：

k＝1+0.01·(lgM+lgV_m) (5)

其中M代表的是主轴负载的重量，单位是千克，V_m代表的是目标速度。

再进一步，在步骤4)中，当电机运转到实际速度或者目标速度V_m后，进行减速运动，再根据步骤3)和加减速控制算法中加速阶段的加速度控制算法依次递减得出加速度v₁',v₂',···,v_m+1'的值，具体减速阶段加速度(a₁',a₂',···,a_m')计算公式如下：

a_i'＝-[(a_n+1+(i-c)²)·j/k] (-a_i'＜＝a_c) (6)

a_i'＝-[(a_c+2*(i-1)²)·j/k] (-a_i'＜＝a_max) (7)

其中，j表示加速度临时计数，此值是从1开始计数，每次加1，当加到k时，从1开始重新计数。

再进一步，在步骤3)中，主轴电机以V_min为起跳速度，即v₁＝V_min，再根据加速度(a₁,a₂,···,a_n)依次递增得出加速阶段速度(v₁,v₂,···,v_n+1)，其计算公式如下：

v_n＝v_n-1+a_n-1 (8)

其中v₁＝V_min，v_n表示第n个规划周期时电机达到的速度，单位为电机每秒运行的脉冲量；再结合规划周期2ms可得出脉冲步长(P₁,P₂,···,P_n+1)和(P₁',P₂',···,P_m+1')的计算公式：

P_n＝2v_n·10^-3+P_n-1 (9)

P_m'＝2v_m'·10^-3+P_m-1' (10)

其中P₁＝2v₁·10^-3，P₁'＝2v_n·10^-3，P_n表示电机以初速度V_min为起跳速度，加速度阶段每经过一个规划周期2ms按照加速度(v₁,v₂,···,v_n+1)进行一次提速，当速度提升到v_n时其所运行的脉冲量；P_m'表示电机从最大速度v_n开始减速运行到v_m时其所运行的脉冲量。

所述步骤4)中，电机加减速曲线是将速度控制整体分为低速减加速、匀加速、高速减加速、高速减减速、匀减速和低速减减速七段的不对称速度曲线，当速度达到目标速度V_m或运动步长达到L/2时，运行状态进入匀速阶段或者减速阶段。

本例实施的智能圆轴类校直机主轴速度控制方法如图1所示，首先需进行低速减加速运动步骤，根据加速阶段加速度(v₁,v₂,···,v_n+1)对相应脉冲步长(P₁,P₂,···,P_n+1)和减速阶段加速度(v₁',v₂',···,v_m+1')对相应脉冲步长(P₁',P₂',···,P_m+1')再结合目标速度V_m以及目标位置L，用加速阶段正推和减速阶段倒推法计算出最接近目标速度V_m的实际最大速度v_p、加速距离P_p和减速距离P_p'。

加速阶段正推和减速阶段倒推法，就是从加速度阶段加速度v₁,v₂,···,v_n+1中从第一个速度开始推导，计算某个速度v_j对应的脉冲数P_j加上这个速度在减速阶段到最小速度的脉冲数P_j'和目标距离L相比，减速阶段脉冲数利用倒推法计算公式为：

P_j'＝P_m+1'-P_vj' (11)

其中j从1开始，P_vj'为速度v_j对应减速阶段的脉冲步长量；根据最大速度V_max，可以分为两种距离情况：

(c)如果推到速度V_max时，P_j+P_j'＜L；则v_p＝V_max，P_p＝P_max；

(d)如果没有推到速度v_j＜V_max时，P_j+P_j'＞L；则v_p＝v_j，P_p＝P_j；

在根据上面得到的电机速度v_p与目标速度V_m相比，以此又可分为两种情况：

(a)如果行程v_p＜＝V_m＜V_max，此时图2内电机运行过程中实际能够达到的最大速度为v_p，此时的加速距离为：

S₁＝P_p (12)

减速阶段的距离为：

S₂＝P_p' (13)

(b)如果行程v_m＜＝v_p＜＝V_max，此时图2内电机运行过程中实际能够达到的最大速度为v_p，此时的加速距离为：

S₁＝P_m (14)

减速阶段的距离为：

S₂＝P_m' (15)

匀速阶段的距离为：

S₃＝L-S₁-S₂ (16)

如图1所示，当主轴电机当前位置小于等于加速距离距离S₁时，会继续进行加速阶段，当当前速度小于目标速度V_m或者实际计算最大速度v_p时，若当前速度小于速度V_con1会进行低速减加速运动，若前速度大于速度V_con1且小于V_con2会进行匀加速阶段，否则进行高速减加速阶段；当S₃≠0时，主轴电机当前位置大于加速距离距离S₁时，运行状态会进入匀速阶段，电机此时速度为整个行程中的最大速度；当主轴电机当前位置离目标位置的距离小于等于减速距离S₂时，运行状态进入减速状态，此时电机依照减速过程速度(v₁',v₂',···,v_m+1')进行减速，根据速度大小也可分为高速减减速阶段、匀减速阶段和低速减减速阶段，从而实现速度和脉冲长度的精确控制；当主轴电机当前位置等于目标位置时，电机就会停止运行，结束此次主轴校直下压动作。

本实施例提出的一种智能圆轴类校直机主轴的自适应速度控制方法，采用自适应减速阶段加速度控制算法的调整减速阶段的加速度大小，即在同一个路程的速度规划中，与加速阶段的时间相比，增大了减速阶段的时间，从而减少了主轴在停下运动时产生的冲击力，就能够有效避免抖动和碰撞现象，消除抖动影响弯曲度的测量精确，还间接减少校直机的机械碰撞，防止机器和电机的损坏，有效保证了电机的持续加速和稳定运行。

Claims (6)

1.一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)首先根据圆轴类校直机主轴的机械结构、采用电机的型号属性以及现场测试，确定主轴在进行上下移动动作时，电机能允许运行的最大加速度a_max，最小加速度a_min，最大速度V_max，高速阶段最小速度V_con2，匀加速阶段最小速度V_con1和匀加速度a_c；

2)在加速度值低于主轴电机的最大加速度a_max的条件下，根据加阶段加速度控制算法，可以得出加速阶段的各个加速度(a₁,a₂,···,a_n)，a表示加速度的值，下标1到n表示加速度的规划顺序；

3)根据实际圆轴类校直机主轴负载的重量M和设定的目标速度V_m，再根据自适应减速阶段加速度算法与速度控制算法，可以得出减速阶段的加速度与加速阶段加速度之间的关系a_d＝a_u/k和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')，其中，a_d表示减速阶段的速度，a_u表示加速阶段的速度，k表示加速阶段的加速度与减速阶段的加速度的比例关系；

4)根据步骤2)和步骤3)得到加速阶段的加速度(a₁,a₂,···,a_n)和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')依次可得到电机的加速阶段的速度(v₁,v₂,···,v_n+1)及相对应的脉冲步长数(P₁,P₂,···,P_n+1)和减速阶段的各个阶段的速度(v₁',v₂',···,v_m+1')和相对应的脉冲步长数(P₁',P₂',···,P_m+1')。在加速阶段达到匀加速阶段最小速度V_con1对应的脉冲步长数P_con1和高速阶段最小速度V_con2对应的脉冲步长数P_con2，达到最大速度V_max对应的脉冲步长数P_max；

5)将主轴运动的目标距离L、设定的目标速度V_m，与步骤2)、步骤3)和步骤4)中得到的各个阶段速度及相对应的脉冲步数进行比对，利用加速阶段正推和减速阶段倒推法调整电机实际能达到的最大速度，并实时规划出电机加减速曲线。

2.如权利要求1所述的一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，现场测试出的最大加速度a_max需满足当滚主轴带动质量为M的负载时，电机在当前负载下以起始速度V_min突增a_max速度都能够保持稳定运行；测试出的最小加速度a_min需满足电机在接近最大速度V_max高速运动时突增a_min不会引起电机过载和堵转丢步等现象；在步骤4)中，匀加速阶段最小速度V_con1，是V_min通过减加速阶段加速度达到匀加速度a_c(a_c＝[a_min+(a_max-a_min)/40])时对应的速度；测试出的高速阶段最小速度V_con2，需满足电机在以加速度a_c匀加速加到不会引起电机过载和堵转丢步时最大的速度。

3.如权利要求1所述的一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，由于电机在低速阶段能承受较大阻力，且为实现校直机主轴的快速提速，令首个加速度值等于最大加速度，即a₁＝a_max，再根据加速阶段加速控制算法依次递减得出a₁～a_j的值，j<n；同时为使主轴电机运转速度尽可能达到目标速度V_m，保持速度的稳定提升；加速阶段加速度(a₁,a₂,···,a_n)具体计算公式如下：

a_i＝a₁-2·(i-1)² (a_c<＝a_i) (1)

a_i＝a_c-(i-c)² (a_i＞＝a_min) (2)

其中a₁＝a_max，即图2中电机的起跳加速度设为最大加速度，i是大于0的整数，公式(1)是加速段低速减加速阶段的加速度计算公式，公式(2)是加速段高速减加速阶段的加速度计算公式，其中a_c计算公式：

a_c＝a_min+(a_max-a_min)/40 (3)

a_i表示第i个规划周期的加速度值，当i满足a_i＜＝a_min＜a_i-1时，令j＝i，即此时a_i＝a_j，因此得a_j～a_n的计算公式为：

a_j＝a_j+1＝···＝a_n (4)

其中a_j近似等于最小加速度，能够满足电机在任意速度下进行速度的突变。

4.如权利要求1或2所述的一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，实际圆轴类校直机主轴负载的重量M和设定的目标速度V_m，再根据自适应减速阶段加速度算法与速度控制算法，得出减速阶段的加速度与加速阶段加速度之间的关系a_d＝a_u/k和减速阶段的加速度(a₁',a₂',···,a_m')，其中a_d表示减速阶段的速度，a_u表示加速阶段的速度，k表示加速阶段的加速度与减速阶段的加速度的比例关系，其计算公式为：

k＝1+0.01·(lgM+lgV_m) (5)

其中M代表的是主轴负载的重量，单位是千克，V_m代表的是目标速度；

在步骤4)中，当电机运转到实际速度或者目标速度V_m后，进行减速运动，再根据步骤3)和加减速控制算法中加速阶段的加速度控制算法依次递减得出加速度v₁',v₂',···,v_m+1'的值，减速阶段加速度(a₁',a₂',···,a_m')计算公式如下：

a_i'＝-[(a_n+1+(i-c)²)·j/k] (-a_i'＜＝a_c) (6)

a_i'＝-[(a_c+2*(i-1)²)·j/k] (-a_i'＜＝a_max) (7)

其中，j表示加速度临时计数，此值是从1开始计数，每次加1，当加到k时，从1开始重新计数。

5.如权利要求1或2所述的一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，其特征在于：在步骤4)中，主轴电机以V_min为起跳速度，即v₁＝V_min，再根据加速度(a₁,a₂,···,a_n)依次递增得出加速阶段速度(v₁,v₂,···,v_n+1)，其计算公式如下：

v_n＝v_n-1+a_n-1 (8)

其中v₁＝V_min，v_n表示第n个规划周期时电机达到的速度，单位为电机每秒运行的脉冲量；再结合规划周期2ms可得出脉冲步长(P₁,P₂,···,P_n+1)和(P₁',P₂',···,P_m+1')的计算公式：

P_n＝2v_n·10^-3+P_n-1 (9)

P_m'＝2v_m'·10^-3+P_m-1' (10)

其中P₁＝2v₁·10^-3，P₁'＝2v_n·10^-3，P_n表示电机以初速度V_min为起跳速度，加速度阶段每经过一个规划周期2ms按照加速度(v₁,v₂,···,v_n+1)进行一次提速，当速度提升到v_n时其所运行的脉冲量；P_m'表示电机从最大速度v_n开始减速运行到v_m时其所运行的脉冲量。

6.如权利要求1或2所述的一种智能圆轴类校直机主轴自适应速度控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，根据加速阶段加速度(v₁,v₂,···,v_n+1)对相应脉冲步长(P₁,P₂,···,P_n+1)和减速阶段加速度(v₁',v₂',···,v_m+1')对相应脉冲步长(P₁',P₂',···,P_m+1')再结合目标速度V_m以及目标位置L，用加速阶段正推和减速阶段倒推法计算出最接近目标速度V_m的实际最大速度v_p、加速距离P_p和减速距离P_p'，加速阶段正推和减速阶段倒推法，就是从加速度阶段加速度v₁,v₂,···,v_n+1中从第一个速度开始推导，计算某个速度v_j对应的脉冲数P_j加上这个速度在减速阶段到最小速度的脉冲数P_j'和目标距离L相比，减速阶段脉冲数利用倒推法计算公式为：

其中j从1开始，为速度v_j对应减速阶段的脉冲步长量；根据最大速度V_max，可以分为两种距离情况：

(a)如果推到速度V_max时，P_j+P_j'＜L；则v_p＝V_max，P_p＝P_max；

(b)如果没有推到速度v_j＜V_max时，P_j+P_j'＞L；则v_p＝v_j，P_p＝P_j；

在根据上面得到的电机速度v_p与目标速度V_m相比，以此又可分为两种情况：

(a)如果行程v_p＜＝V_m＜V_max，此时图2内电机运行过程中实际能够达到的最大速度为v_p，此时的加速距离为：

S₁＝P_p (12)

减速阶段的距离为：

S₂＝P_p' (13)

(b)如果行程v_m＜＝v_p＜＝V_max，此时图2内电机运行过程中实际能够达到的最大速度为v_p，此时的加速距离为：

S₁＝P_m (14)

减速阶段的距离为：

S₂＝P_m' (15)

匀速阶段的距离为：

S₃＝L-S₁-S₂ (16)

主轴电机加减速曲线是将速度控制整体分为低速减加速、匀加速、高速减加速、高速减减速、匀减速和低速减减速七段的不对称速度曲线，当速度达到目标速度V_m或运动步长达到L/2时，运行状态进入匀速阶段或者减速阶段。