CN110109491A - 连续s曲线加减速运动控制方法、系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续S曲线加减速运动控制方法、系统及电子设备,方法包括:初始化运行参数,运行参数至少包括初速度、目标速度、末速度、目标位移和下一条运动指令类型;获取下一条运动指令类型;其中,下一条运动指令类型包括初速度和末速度均为0、初速度不为0且末速度为0或者目标速度等于末速度且不为0,当下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;当下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;当下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。可以对S曲线多段轨迹进行连续规划,使得多段速度连续,并且提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及运动系统控制技术领域,尤其是涉及一种连续S曲线加减速运动控制方法、系统及电子设备。
背景技术
在运动控制系统中,为保证电机在启动和停止时不产生冲击、失步和振荡,输入到驱动器的脉冲或者电压必须进行加减速控制。在电机启动时,输入到电动机驱动器的脉冲频率或者电压必须逐渐增大,而当电机减速停止时,输入到电机驱动器的脉冲频率或者电压必须逐渐减小。
目前,为使得加速度连续,经常被使用的加减速控制方法是S曲线加减速控制方法。传统的S曲线规划是针对单点速度的规划,单个规划的速度开始和结束均为0,导致多段速度的不连续。另外,由于规划的初末速度均为0,导致机器在运动过程中停顿时间增多、电机变速频繁,影响效率。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供连续S曲线加减速运动控制方法、系统及电子设备,以缓解传统的S曲线加减速运动控制针对单点速度进行规划,导致多段速度的不连续,并且由于规划的初末速度均为0,导致机器在运动过程中停顿时间增多、电机变速频繁,影响效率的技术问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种连续S曲线加减速运动控制方法,所述S曲线包括七段,所述方法包括:
初始化运行参数,所述运行参数至少包括初速度、目标速度、末速度、目标位移和下一条运动指令类型;
获取所述下一条运动指令类型;其中,所述下一条运动指令类型包括初速度和末速度均为0、初速度不为0且末速度为0或者目标速度等于末速度且不为0;
当所述下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;
当所述下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;
当所述下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,当所述下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划的步骤,包括:
计算速度从所述初速度增加到所述目标速度的单边三段曲线长度,根据所述单边三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度;
若能达到所述目标速度,则按照规划的S曲线七段运行。
若不能达到所述目标速度,则计算所述目标位移能达到的最大速度,并以所述最大速度为新的目标速度按照S曲线六段运行,所述S曲线六段不包括匀速段。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,根据所述单边三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度的步骤,包括:
若所述单边三段曲线长度不大于所述目标位移,则能达到所述目标速度;
若所述单边三段曲线长度大于所述目标位移,则不能达到所述目标速度。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,当所述下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划的步骤,包括:
计算速度从所述初速度增加到所述目标速度的单边前三段曲线长度,根据所述单边前三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度;
若能达到所述目标速度,则按照规划的S曲线后四段运行;
若不能达到所述目标速度,则将初速度作为新的目标速度,初加速度为0,继续计算单边后三段曲线长度;
根据所述单边后三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述新的目标速度;
若能达到所述新的目标速度,则按照规划的S曲线后四段运行;
若不能达到所述新的目标速度,则利用T型速度曲线减速运行。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,当所述下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划的步骤,包括:
计算速度从所述初速度增加到所述目标速度的单边四段曲线长度,根据所述单边四段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度;
若能达到所述目标速度,则按照规划的S曲线前四段或S曲线后四段运行;
若不能达到所述目标速度,则根据所述单边四段曲线长度以及所述目标位移判断在单边三段曲线的哪一段达到所述目标位移,并根据判断结果规划运行曲线。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,根据所述单边四段曲线长度以及所述目标位移判断在单边三段曲线的哪一段达到所述目标位移的步骤,包括:
所述目标位移为Sx,获取上一条运动指令停止时的路程S0;
根据所述单边四段曲线长度得到单边三段曲线的每一段长度,分别为S1、S2和S3;
如果Sx+S0<S1,则在所述单边三段曲线的第一段达到所述目标位移;
如果Sx+S0≥S1,且Sx+S0<S1+S2,则在所述单边三段曲线的第二段达到所述目标位移;
如果Sx+S0≥S1+S2,且Sx+S0<S1+S2+S3,则在所述单边三段曲线的第三段达到所述目标位移。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,所述S曲线的七段包括单边三段曲线、匀速段曲线和另一单边三段曲线,所述单边三段曲线和所述另一单边三段曲线对称。
第二方面,本发明实施例还提供一种连续S曲线加减速运动控制系统,所述S曲线包括七段,所述系统包括:
初始化模块,用于初始化运行参数,所述运行参数至少包括初速度、目标速度、末速度、目标位移和下一条运动指令类型;
指令获取模块,用于获取所述下一条运动指令类型;其中,所述下一条运动指令类型包括初速度和末速度均为0、初速度不为0且末速度为0或者目标速度等于末速度且不为0;
第一规划模块,用于当所述下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;
第二规划模块,用于当所述下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;
第三规划模块,用于当所述下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,包括存储器和处理器;
所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序;
所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的连续S曲线加减速运动控制方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序在执行时实现如第一方面所述的连续S曲线加减速运动控制方法。
本发明带来了以下有益效果:
本发明提供了一种连续S曲线加减速运动控制方法、系统和电子设备,方法包括:初始化运行参数,运行参数至少包括初速度、目标速度、末速度、目标位移和下一条运动指令类型;获取下一条运动指令类型;当下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;当下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;当下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。
在单段路径中,通过选取的初速度和末速度,计算得到S曲线的7段时间长度,消除了传统S曲线加减速方法在单段路径中初速度和末速度相同的约束,并且采用前瞻一个位置点的速度,将前一位置点的末速度作为当前位置点的初速度,并根据前一位置点的运行参数规划接下来应当行走的S曲线,从而可以对S曲线多段轨迹进行连续规划,使得多段速度连续,减少停顿时间,避免电机频繁变速,提高效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的S曲线的示意图;
图2为本发明实施例提供的连续S曲线加减速运动控制方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的连续S曲线加减速运动控制系统的示意图;
图4为本发明实施例提供的电子设备的示意图。
图标:10-初始化模块;20-指令获取模块;30-第一规划模块;40-第二规划模块;50-第三规划模块;1000-电子设备;500-处理器;501-存储器;502-总线;503-通信接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前,S曲线加减速运动控制方法通常应用于伺服驱动系统,运动指令由上位机控制器发送给驱动器,一条运动指令对应一个S曲线。首先介绍一下S曲线,典型的S曲线包括加速、匀速及减速三个过程。如图1所示,加速过程包含加加速段S1、匀加速段S2和减加速度段S3,匀速过程包含匀速段S4,减速过程包含加减速段S5、匀减速段S6及减减速段S7。
S曲线分为7段,第一段:加加速段S1,加加速度为jmax,加速度线性增加至设定值或最大值amax;第二段:匀加速段S2加加速度为0,加速度恒定;第三段:减加速段S3,当速度接近设定的值或最大值vmax时,加加速度突变为反向的jmax,进入加速度线性减小的变减速运动阶段;第四段:匀速段S4当速度增至vmax后,加加速和加速度均变为0,进入匀速运动阶段;第五段:加减速段S5,加加速度突变为反向的jmax,加速度反向线性增加至-amax;第六段:匀减速段S6加加速度和为0,减加速度恒定;第七段:减减速段S7,加速度突变为jmax,加速度由负向的amax线性减小至0。实际运行时,S曲线可能不完全包含上述7段。
其中,上述S曲线七段的加加速度、加速度、速度、位移随时间的变化函数j(t)、a(t)v(t)、s(t)分别为式(1)、式(2)、式(3)和式(4)。
其中,tk(k=1,...,7):表示S曲线7段中每一段的过渡点时刻;
τk(k=1,...,7):局部时间坐标,表示S曲线7段中每一段的起始点作为时间零点的时间表示,τk=tk-tk-1(k=1,...,7);
vk(k=1,...,7):表示S曲线7段中每一段结束时的速度;
Sk(k=1,...,7):表示S曲线7段中每一段的位移;
Tk(k=1,...,7):表示S曲线7段中每一段的持续运行时间;
vs表示初始速度;amax表示最大加速度;jmax表示最大加加速度。
目前,传统的S曲线规划是针对单点速度的规划,即在单个S曲线中,以初速度和末速度为0,初加速度和末加速度为0,计算得到S曲线的7段时间长度。当对多个S曲线进行规划时,会导致多个S曲线之间的速度不连续,另外,由于规划的初末速度均为0,导致机器在运动过程中停顿时间增多、电机变速频繁,影响效率。基于此,本发明实施例提供的一种连续S曲线加减速运动控制方法、系统及电子设备,对S曲线多段轨迹进行连续规划,使得多段速度连续,减少停顿时间,避免电机频繁变速,提高效率。
为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种连续S曲线加减速运动控制方法进行详细介绍。
本实施例针对多条运动指令进行连续S曲线加减速运动进行控制。如图2所示,本发明实施例提供了一种连续S曲线加减速运动控制方法,S曲线包括七段,方法包括以下步骤:
步骤S101,初始化运行参数,运行参数包括初速度、目标速度、末速度、初加速度、最大加速度、加加速度、目标位移和下一条运动指令类型等。
本实施例中,下一条运动指令以上一条运动指令的最终运行参数作为初始运行参数,根据初始运行参数对接下来的运动方式进行规划。
步骤S102,获取下一条运动指令类型;根据下一条运动指令类型判断单边速度规划类型,其中,包括初速度和末速度均为0、初速度不为0且末速度为0或者目标速度等于末速度且不为0;
步骤S103,当下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;
进一步地,步骤S103包括:
计算速度从初速度增加到目标速度的单边三段曲线长度,即S1、S2和S3的长度之和,根据单边三段曲线长度以及目标位移判断能否到达目标速度;具体根据下式(5)计算S1、S2和S3:
其中,S1...S7:表示S曲线7段中每一段的位移长度;
v1...v7:表示S曲线7段中每一段结束时的速度;
a1...a7:表示S曲线7段中每一段段结束时的加速度;
T1...T7:表示S曲线7段中每一段的持续运行时间;
jmax:表示最大加加速度。
若能达到目标速度,则按照规划的S曲线七段运行。
若不能达到目标速度,则计算目标位移能达到的最大速度,并以最大速度为新的目标速度按照S曲线六段运行,S曲线六段不包括匀速段。
进一步地,S曲线的七段包括单边三段曲线、匀速段曲线和另一单边三段曲线,单边三段曲线和另一单边三段曲线对称,根据单边三段曲线长度S1、S2和S3之和以及目标位移L判断能否到达目标速度的步骤,包括:
若单边三段曲线长度不大于目标位移,则能达到目标速度;若单边三段曲线长度大于目标位移,则不能达到目标速度。具体的,当目标位移L不小于S1、S2和S3的长度之和时,能达到目标速度;当目标位移L小于S1、S2和S3的长度之和时,不能达到目标速度。
步骤S104,当下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;这里的S曲线后四段是指S曲线七段中的第四段S4、第五段S5、第六段S6、第七段S7。
进一步地,步骤S104包括:
计算速度从初速度增加到目标速度的单边前三段曲线长度,根据单边前三段曲线长度以及目标位移判断能否到达目标速度;具体根据下式(6)计算单边前三段曲线长度,即S1、S2和S3的长度之和:
其中,as:初始加速度,vs:初始速度。
若能达到目标速度,则按照规划的S曲线后四段运行;
若不能达到目标速度,则将初速度作为新的目标速度,初加速度为0,继续计算单边后三段曲线长度,具体根据式(6)计算S5、S6和S7的长度之和;
根据单边后三段曲线长度以及目标位移判断能否到达新的目标速度;
若能达到新的目标速度,则按照规划的S曲线后四段运行;
若不能达到新的目标速度,则利用T型速度曲线减速运行。
步骤S105,当下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。
这里的S曲线前四段是指S曲线七段中的第一段S1、第二段S2、第三段S3、第四段S4。这里的S曲线后四段是指S曲线七段中的第四段S4、第五段S5、第六段S6、第七段S7。当初速度小于末速度时,根据S曲线前四段;当初速度大于末速度时,根据S曲线后四段进行规划。
进一步地,步骤S105包括:
计算速度从初速度增加到目标速度的单边四段曲线长度,根据单边四段曲线长度以及目标位移判断能否到达目标速度;具体根据下式(7)计算单边四段曲线长度,即S1、S2、S3和S4的长度之和:
其中,as:初始加速度,vs:初始速度。
若能达到目标速度,则按照规划的S曲线前四段或S曲线后四段运行;若不能达到目标速度,则根据单边四段曲线长度以及目标位移判断在单边三段曲线的哪一段达到目标位移,并根据判断结果规划运行曲线。具体的,当目标位移L不小于S1、S2、S3和S4的长度之和时,能达到目标速度;当目标位移L小于S1、S2、S3和S4的长度之和时,不能达到目标速度。
本步骤中,当按照规划的S曲线前四段运行时,单边三段曲线包括S1、S2和S3;当按照规划的S曲线后四段运行时,单边三段曲线包括S5、S6和S7。
进一步地,假设单边三段曲线为S1、S2和S3,根据单边四段曲线长度以及目标位移判断在单边三段曲线的哪一段达到目标位移的步骤,包括:
目标位移为Sx,获取上一条运动指令停止时的路程S0;
根据单边四段曲线长度得到单边三段曲线的每一段长度,分别为S1、S2和S3;
如果Sx+S0<S1,则在单边三段曲线的第一段达到目标位移;
如果Sx+S0≥S1,且Sx+S0<S1+S2,则在单边三段曲线的第二段达到目标位移;
如果Sx+S0≥S1+S2,且Sx+S0<S1+S2+S3,则在单边三段曲线的第三段达到目标位移。
本实施例实现了S曲线多段轨迹的连续规划,可以对多个目标的进行连续S曲线规划,使得多段速度连续,减少运行的停顿时间,起步、变速和停止的时候更加平稳,可以减少机械运行时的惯量冲击。
另外,S曲线算法由于其加速度和速度曲线的连续性,能够保证步进电机在运动过程中速度和加速度没有突变,减小冲击,提高步进电机运动的平稳性。因为对于运动指令进行分类解算,使得对于多段连续小段路径,依然可以实现连续的S曲线规划。
如图3所示,本发明实施例还提供一种连续S曲线加减速运动控制系统,S曲线包括七段,系统包括:
初始化模块10,用于初始化运行参数,运行参数至少包括初速度、目标速度、末速度、目标位移和下一条运动指令类型;
指令获取模块20,用于获取下一条运动指令类型;其中,下一条运动指令类型包括初速度和末速度均为0、初速度不为0且末速度为0或者目标速度等于末速度且不为0;
第一规划模块30,用于当下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;
第二规划模块40,用于当下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;
第三规划模块50,用于当下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。
本发明实施例提供的S曲线加减速运动控制系统,与上述实施例提供的S曲线加减速运动控制方法具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供一种电子设备,包括存储器、处理器,存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的连续S曲线加减速运动控制方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的连续S曲线加减速运动控制方法的步骤。
参见图4,本发明实施例还提供一种电子设备1000,包括:处理器500,存储器501,总线502和通信接口503,处理器500、通信接口503和存储器501通过总线502连接;存储器501用于存储程序;处理器500用于通过总线502调用存储在存储器501中的程序,执行上述实施例的连续S曲线加减速运动控制方法。
其中,存储器501可能包含高速随机存取存储器(RAM,Random Access Memory),也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口503(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接,可以使用互联网,广域网,本地网,城域网等。
总线502可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图4中仅用一个双向箭头表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中,存储器501用于存储程序,处理器500在接收到执行指令后,执行程序,前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器500中,或者由处理器500实现。
处理器500可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器500中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器500可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing,简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit,简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器501,处理器500读取存储器501中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例所提供的进行S曲线加减速运动控制方法的计算机程序产品,包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围以应所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种连续S曲线加减速运动控制方法,其特征在于,所述S曲线包括七段,所述方法包括:
初始化运行参数,所述运行参数至少包括初速度、目标速度、末速度、目标位移和下一条运动指令类型;
获取所述下一条运动指令类型;其中,所述下一条运动指令类型包括初速度和末速度均为0、初速度不为0且末速度为0或者目标速度等于末速度且不为0;
当所述下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;
当所述下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;
当所述下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当所述下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划的步骤,包括:
计算速度从所述初速度增加到所述目标速度的单边三段曲线长度,根据所述单边三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度;
若能达到所述目标速度,则按照规划的S曲线七段运行;
若不能达到所述目标速度,则计算所述目标位移能达到的最大速度,并以所述最大速度为新的目标速度按照S曲线六段运行,所述S曲线六段不包括匀速段。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述单边三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度的步骤,包括:
若所述单边三段曲线长度不大于所述目标位移,则能达到所述目标速度;
若所述单边三段曲线长度大于所述目标位移,则不能达到所述目标速度。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当所述下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划的步骤,包括:
计算速度从所述初速度增加到所述目标速度的单边前三段曲线长度,根据所述单边前三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度;
若能达到所述目标速度,则按照规划的S曲线后四段运行;
若不能达到所述目标速度,则将初速度作为新的目标速度,初加速度为0,继续计算单边后三段曲线长度;
根据所述单边后三段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述新的目标速度;
若能达到所述新的目标速度,则按照规划的S曲线后四段运行;
若不能达到所述新的目标速度,则利用T型速度曲线减速运行。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当所述下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划的步骤,包括:
计算速度从所述初速度增加到所述目标速度的单边四段曲线长度,根据所述单边四段曲线长度以及所述目标位移判断能否到达所述目标速度;
若能达到所述目标速度,则按照规划的S曲线前四段或S曲线后四段运行;
若不能达到所述目标速度,则根据所述单边四段曲线长度以及所述目标位移判断在单边三段曲线的哪一段达到所述目标位移,并根据判断结果规划运行曲线。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,根据所述单边四段曲线长度以及所述目标位移判断在单边三段曲线的哪一段达到所述目标位移的步骤,包括:
所述目标位移为Sx,获取上一条运动指令停止时的路程S0;
根据所述单边四段曲线长度得到单边三段曲线的每一段长度,分别为S1、S2和S3;
如果Sx+S0<S1,则在所述单边三段曲线的第一段达到所述目标位移;
如果Sx+S0≥S1,且Sx+S0<S1+S2,则在所述单边三段曲线的第二段达到所述目标位移;
如果Sx+S0≥S1+S2,且Sx+S0<S1+S2+S3,则在所述单边三段曲线的第三段达到所述目标位移。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法,其特征在于,所述S曲线的七段包括单边三段曲线、匀速段曲线和另一单边三段曲线,所述单边三段曲线和所述另一单边三段曲线对称。
8.一种连续S曲线加减速运动控制系统,其特征在于,所述S曲线包括七段,所述系统包括:
初始化模块,用于初始化运行参数,所述运行参数至少包括初速度、目标速度、末速度、目标位移和下一条运动指令类型;
指令获取模块,用于获取所述下一条运动指令类型;其中,所述下一条运动指令类型包括初速度和末速度均为0、初速度不为0且末速度为0或者目标速度等于末速度且不为0;
第一规划模块,用于当所述下一条运动指令类型为初速度和末速度均为0时,按照S曲线七段进行规划;
第二规划模块,用于当所述下一条运动指令类型为初速度不为0且末速度为0时,按照S曲线后四段进行规划;
第三规划模块,用于当所述下一条运动指令类型为目标速度等于末速度且不为0时,按照S曲线前四段或S曲线后四段进行规划。
9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器;
所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序;
所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的连续S曲线加减速运动控制方法。
10.一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序在执行时实现如权利要求1-7中任意一项所述的连续S曲线加减速运动控制方法。
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