CN110543193A - 一种用于指向机构的在线加减速控制方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于指向机构的在线加减速控制方法、系统及介质，本发明包括指令预处理、加减速判断和有限行程处理三个部分，指令预处理指获取目标运动状态和当前运动状态等信息；加减速判断是根据跟随误差最小和时间最优的原则判断加减速策略；有限行程处理用于实现限位保护和防止碰撞功能；根据最终的加减速策略确定下一时刻的位置、速度和加速度状态，从而实现指向机构的在线加减速规划。本发明完全考虑了加速度、速度和位置的任意边界，适用于任意的起始和目标运动状态，有助于指向机构响应连续变化的指令，在保证伺服运动准确性的同时，提升运动过程的平稳性。

Description

一种用于指向机构的在线加减速控制方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及指向机构运动控制及在线运动规划控制技术，具体涉及一种用于指向机构的在线加减速控制方法、系统及介质。

背景技术

指向机构是光电稳瞄系统的关键组成部分，通过高精度动态响应性能实现视轴和瞄准线的空间指向精度，广泛应用于机载光电吊舱、车载光电桅杆、水面舰艇以及航天航空领域。指向机构借助图像跟踪器等传感器件获取视轴和瞄准线的空间指向偏差，将偏差作为指令输入到伺服系统中，通过伺服系统的动态调节消除指向偏差，实现对目标的跟踪。

对于指向机构而言，其伺服系统的带宽是动态响应性能的重要指标，代表了伺服系统响应指令的快速性，但是执行器功率饱和、电流饱和等非线性因素限制了伺服系统的带宽，通过对指令进行在线加减速规划可以在保证指令准确性的条件下，使伺服控制器能更容易设计成高带宽的伺服回路，从而提高系统动态响应能力。

加减速控制是运动控制领域的关键技术，常用的加减速方法有直线加减速、三角函数加减速、指数加减速、S曲线加减速等，主要用于对大行程指令进行匀加速度或者匀加加速度规划，避免系统运动过程造成的振动和噪声现象，而指向机构的光电跟踪过程对指令响应的实时性要求高，常规的静态运动规划方法计算周期长，且仅针对始末速度同号的情形，不适用于跟踪过程中目标指令连续变化和任意变化的情形。

在线加减速控制方法综合考虑了指向机构的动力学特性和伺服性能，具有运动规划周期与伺服周期相等的特点，能够响应连续变化的目标指令，更加适用于指向机构的跟踪过程。

申请号为201810844507.3、名称为“基于梯形求解的任意位移速度下的S曲线加减速规划方法”的中国专利文献公开了一种基于梯形求解的任意位置速度下的S曲线加减速规划方法，针对常规S曲线法只能通过分段规划速度和时间、效率低下的问题，提出了任意位置和速度下进行加减速规划且速度不受零值点的处理办法，解决了位置和始末速度为负值条件下的运动规划，但是不能响应连续变化的目标指令。申请号为201610116683.6、名称为“一种在线改变目标速度和位置的S形加减速控制方法”的中国专利文献公开了一种在线改变目标速度和位置的S形加减速控制方法，主要进行加速段、减速段和匀速段的速度规划，并采用离散化的速度规划方法，依据最大加速度和最大速度是否可达的判据，对规划速度进行修正，允许多次改变目标速度和位置，但是该方法响应变速请求是有条件的，且改变的周期并不能等于伺服周期，不适用于指令连续变化的场合。申请号为201910097753.1、名称为“一种S型加减速轨迹规划中的多轴时间同步方法”的中国专利文献公开了一种可以针对运动约束条件、不同初始状态和结束状态加速度等于零的情形的运动规划，可以实现对多轴进行时间同步轨迹规划，适用于在线实时生成轨迹，能够使机器人在运动状态下，针对未知的事物进行快速反应，但是在加速度接近于零的情形下，加速度连续约束导致速度变化缓慢，且在目标指令连续变化的场合，实时生成轨迹影响了计算效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种用于指向机构的在线加减速控制方法、系统及介质，本发明适用于指向机构的目标跟踪过程，能够响应实时变化的目标指令，具有计算速度快和精度高的特点，通过对目标指令的预处理，为指向机构伺服动态性能的提高奠定基础。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于指向机构的在线加减速控制方法，实施步骤包括：

1)确定指向机构的系统当前状态；

2)基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

3)判断是否存在有限行程限制，如果存在有限行程则确定有限行程条件下的安全位置边界s_res，并根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正得到下个伺服周期的加速度a_n+1；否则直接将下个伺服周期的估计加减速度状态值作为下个伺服周期的加速度a_n+1；

4)根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1和速度v_n+1。

可选地，步骤1)的详细步骤包括：采集当前位置s₀和当前速度v₀作为在线运动规划的起点状态；根据目标位置s_t通过对目标位置进行差分计算得到目标速度v_t；获取指向机构的伺服电机的额定速度v_max和额定扭矩T_m，并计算指向机构运动轴系的惯量J_m、等效摩擦力T_f以及最大加速度a_max。

可选地，所述最大加速度a_max的计算函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，T_m为额定扭矩，T_f为等效摩擦力，J_m为指向机构运动轴系的惯量。

可选地，步骤2)基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值具体采用基于决策树的加减速判断方法确定下个伺服周期的估计加减速度状态值所述采用基于决策树的加减速判断方法确定下个伺服周期的估计加减速度状态值的步骤包括：

2.1)基于当前位置s₀和当前速度v₀以及目标速度v_t确定决策树的状态：若s₀＜s_t、v₀＞0且v_t＞0，则决策树状态为状态1；若s₀＜s_t、v₀＞0且v_t≤0，则决策树状态为状态2；若s₀＜s_t、v₀≤0且v_t≥0，则决策树状态为状态3；若s₀＜s_t、v₀≤0且v_t≤0，则决策树状态为状态4；若s₀＞s_t、v₀≥0且v_t≥0，则决策树状态为状态5；若s₀＞s_t、v₀≥0且v_t＜0，则决策树状态为状态6；若s₀＞s_t、v₀＜0且v_t≥0，则决策树状态为状态7；若s₀＞s_t、v₀＜0且v_t＜0，则决策树状态为状态8；

2.2)当决策树状态为状态1或状态8时跳转执行步骤2.3)；当决策树状态为状态2或状态7时跳转执行步骤2.4)；当决策树状态为状态3～6时跳转执行步骤2.5)；

2.3)判断当前速度v₀的绝对值小于等于目标速度v_t的绝对值是否成立，如果成立则基于式(2)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则判断式(3)是否成立，如果成立则基于式(4)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则基于式(5)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

abs((v₀+2×a_max×T)²-v_t ²)/2/a_max≥abs(s₀-s_t) (3)

式(2)～式(5)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，v₀为当前速度，v_t为目标速度，T为伺服周期；

2.4)判断式(6)是否成立，如果成立则基于式(7)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则基于式(8)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

abs((v₀+2×a_max×T)²-v_t ²)/2/a_max≥abs(s₀-s_t) (6)

式(6)～式(8)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，v₀为当前速度，v_t为目标速度，T为伺服周期；

2.5)基于式(9)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

式(9)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度。

可选地，步骤3)中根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正具体是指判断式(10)是否成立，如果成立则基于式(11)确定下个伺服周期的加速度a_n+1，否则基于式(12)确定下个伺服周期的加速度a_n+1；跳转执行步骤3)；

(v₀+2×a_max×T)²/2/a_max≥abs(s₀-s_res) (10)

a_n+1＝-sign(s₀-s_t)×a_max (11)

式(10)～式(12)中，v₀为当前速度，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，T为伺服周期，s₀为当前位置，s_t为目标位置，s_res为安全位置边界，为下个伺服周期的估计加减速度状态值，sign为符号函数。

可选地，步骤4)中根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的速度v_n+1的步骤包括：根据式(13)计算下个伺服周期的速度v_n+1，判断下个伺服周期的速度v_n+1大于伺服电机的额定速度v_max是否成立，如果成立则将伺服电机的额定速度作为下个伺服周期的速度v_n+1；

v_n+1＝v₀+a_n+1T (13)

式(13)中，v₀为当前速度，a_n+1为下个伺服周期的加速度，T为伺服周期。

可选地，步骤4)中根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1的函数表达式如式(14)所示；

s_n+1＝v₀T+a_n+1T²/2 (14)

式(13)中，v₀为当前速度，a_n+1为下个伺服周期的加速度，T为伺服周期。

此外，本发明还提供一种用于指向机构的在线加减速控制系统，包括：

当前状态检测程序单元，用于确定指向机构的系统当前状态；

加减速状态估计程序单元，用于基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

加减速状态修正程序单元，用于判断是否存在有限行程限制，如果存在有限行程则确定有限行程条件下的安全位置边界s_res，并根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正得到下个伺服周期的加速度a_n+1；否则直接将下个伺服周期的估计加减速度状态值作为下个伺服周期的加速度a_n+1；

位置和速度计算程序单元，用于根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1和速度v_n+1。

此外，本发明还提供一种用于指向机构的在线加减速控制系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述用于指向机构的在线加减速控制方法的步骤，或者该计算机设备的存储介质上被编程或配置以执行所述用于指向机构的在线加减速控制方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上被编程或配置以执行所述用于指向机构的在线加减速控制方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值(例如通过对比目标位置、速度和当前位置、速度等状态，基于跟随误差最小和时间最优的原则，判断下一个伺服周期的加减速策略)，并综合考虑限位保护和防止碰撞的因素，采用安全位置边界对加减速策略进行修正，从而实现指向机构的在线运动规划，本发明完全考虑了系统当前状态(加速度、速度和位置等)以及安全位置边界，适用于任意的起始和目标运动状态，运动规划的周期与伺服控制周期保持一致，有助于指向机构灵活响应连续变化的指令，在保证伺服运动准确性的同时，提升运动过程的平稳性，通过对目标指令的预处理为提升伺服控制系统的动态响应性能奠定基础。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例方法的详细流程示意图。

图3为本发明实施例中目标方位方向坐标随时间变化的示意图。

图4为本发明实施例中0至0.02s内目标指令与规划的指令图。

图5为本发明实施例中对正弦运动目标的在线运动规划轨迹图。

具体实施方式

下文将以某型号的指向机构为例，对本发明用于指向机构的在线加减速控制方法、系统及介质进行进一步的详细说明。该指向机构具备方位和俯仰两个自由度的跟踪能力，产品功能要求指向机构的视轴实时指向目标，为了简化实例，下文的具体实施方式中仅仅对方位轴的跟踪功能进行详细说明。

如图1所示，本实施例用于指向机构的在线加减速控制方法的实施步骤包括：

1)确定指向机构的系统当前状态；

2)基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

3)判断是否存在有限行程限制，如果存在有限行程则确定有限行程条件下的安全位置边界s_res，并根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正得到下个伺服周期的加速度a_n+1；否则直接将下个伺服周期的估计加减速度状态值作为下个伺服周期的加速度a_n+1；

4)根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1和速度v_n+1。

参见图2，本实施例步骤1)的详细步骤包括：采集当前位置s₀和当前速度v₀作为在线运动规划的起点状态；根据目标位置s_t通过对目标位置进行差分计算得到目标速度v_t；获取指向机构的伺服电机的额定速度v_max和额定扭矩T_m，并计算指向机构运动轴系的惯量J_m、等效摩擦力T_f以及最大加速度a_max。

本实施例中，最大加速度a_max的计算函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，T_m为额定扭矩，T_f为等效摩擦力，J_m为指向机构运动轴系的惯量。

本实施例中的指向机构在0.00ms时刻，初始指向的坐标为(0,0)°，目标进入视线范围，坐标位于(0,0.5)°处，且正在进行sin(2π×0.5t)°的正弦运动，图3是目标方位方向坐标随时间变化的示意图，任务设定为指向机构从初始位置出发，不断逼近目标运动曲线，运动规划的作用是基于直线加减速原则进行在线运动规划，使得跟踪过程平稳，并体现指向机构的最大跟踪能力。查阅伺服电机和指向机构减速器的产品手册，获取指向机构方位轴的等效最大速度为v_max＝65°/s，额定扭矩T_m＝70N.m。计算指向机构运动轴系的惯量J_m＝0.2kg.m²、和等效摩擦力T_m＝20N.m，根据拉格朗日方程计算最大加速度a_max＝250m/s²。在0.00s时刻，目标位置s_t＝0.5°，目标速度v_t＝π°/s²、当前位置s₀＝0°、当前速度v₀＝0°/s²。

本实施例步骤2)基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值具体采用基于决策树的加减速判断方法确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

参见图2，本实施例采用基于决策树的加减速判断方法确定下个伺服周期的估计加减速度状态值的步骤包括：

2.1)基于当前位置s₀和当前速度v₀以及目标速度v_t确定决策树的状态：若s₀＜s_t、v₀＞0且v_t＞0，则决策树状态为状态1；若s₀＜s_t、v₀＞0且v_t≤0，则决策树状态为状态2；若s₀＜s_t、v₀≤0且v_t≥0，则决策树状态为状态3；若s₀＜s_t、v₀≤0且v_t≤0，则决策树状态为状态4；若s₀＞s_t、v₀≥0且v_t≥0，则决策树状态为状态5；若s₀＞s_t、v₀≥0且v_t＜0，则决策树状态为状态6；若s₀＞s_t、v₀＜0且v_t≥0，则决策树状态为状态7；若s₀＞s_t、v₀＜0且v_t＜0，则决策树状态为状态8；

2.2)当决策树状态为状态1或状态8时跳转执行步骤2.3)；当决策树状态为状态2或状态7时跳转执行步骤2.4)；当决策树状态为状态3～6时跳转执行步骤2.5)；

2.3)判断当前速度v₀的绝对值小于等于目标速度v_t的绝对值是否成立，如果成立则基于式(2)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则判断式(3)是否成立，如果成立则基于式(4)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则基于式(5)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

abs((v₀+2×a_max×T)²-v_t ²)/2/a_max≥abs(s₀-s_t) (3)

式(2)～式(5)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，v₀为当前速度，v_t为目标速度，T为伺服周期；

2.4)判断式(6)是否成立，如果成立则基于式(7)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则基于式(8)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

abs((v₀+2×a_max×T)²-v_t ²)/2/a_max≥abs(s₀-s_t) (6)

式(6)～式(8)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，v₀为当前速度，v_t为目标速度，T为伺服周期；

2.5)基于式(9)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

式(9)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度。

参见前文可知，本实施例当前位置s₀和当前速度v₀以及目标速度v_t满足：

s₀＜s_t、v₀≤0且v_t≥0

因此，决策树状态为状态3，则0.00s时刻的基于式(9)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

参见图2，本实施例步骤3)中根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正具体是指判断式(10)是否成立，如果成立则基于式(11)确定下个伺服周期的加速度a_n+1，否则基于式(12)确定下个伺服周期的加速度a_n+1；跳转执行步骤3)；

(v₀+2×a_max×T)²/2/a_max≥abs(s₀-s_res) (10)

a_n+1＝-sign(s₀-s_t)×a_max (11)

式(10)～式(12)中，v₀为当前速度，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，T为伺服周期，s₀为当前位置，s_t为目标位置，s_res为安全位置边界，为下个伺服周期的估计加减速度状态值，sign为符号函数。

本实施例步骤3)中经判断方位轴系可以进行周转，不存在有限行程限制，则不需要进行有限行程处理，所以基于式(12)确定下个伺服周期的加速度a_n+1：

参见图2，本实施例步骤4)中根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的速度v_n+1的步骤包括：根据式(13)计算下个伺服周期的速度v_n+1，判断下个伺服周期的速度v_n+1大于伺服电机的额定速度v_max是否成立，如果成立则将伺服电机的额定速度作为下个伺服周期的速度v_n+1；

v_n+1＝v₀+a_n+1T (13)

式(13)中，v₀为当前速度，a_n+1为下个伺服周期的加速度，T为伺服周期。

参见图2，本实施例步骤4)中根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1的函数表达式如式(14)所示；

s_n+1＝v₀T+a_n+1T²/2 (14)

式(13)中，v₀为当前速度，a_n+1为下个伺服周期的加速度，T为伺服周期。

本实施例步骤4)中可得到下一个伺服周期的位置和速度可以计算：v₁＝v₀+a₁T＝0.5°/s，未超过最大速度，则位移为s₁＝v₀T+a₁T²/2＝0.00025°。图4是0到0.02s时刻内的目标位置指令、规划的位置指令以及规划的加速度值，可以看出在0.00s时刻，规划的位置和规划的速度为计算所得值。

本实施例中利用决策树可以计算得到在0.00s到0.02s时刻，决策树的状态都是状态3，从图3可以看出，在线规划的指令加速度均为a_max，加速度恒为a_max，规划的位置指令以指向机构最大加速能力向目标位置指令逼近。

图5是指向机构对正弦运动目标的在线运动规划轨迹图，从中可以看出，在0至0.1s时刻，在线运动规划轨迹能够根据伺服系统的加速能力逼近目标运动轨迹，在0.1s之后，虽然目标轨迹不断变化，本发明依旧能够不断跟随逼近目标位置，同时不会产生指令跳变现象，防止功率饱和等非线性环节对伺服性能的影响。

指向精度是指向机构伺服性能的重要体现，但功率饱和等非线性因素限制了伺服性能的提升，本实施例用于指向机构的在线加减速控制方法旨在通过在线加减速控制方法，提升系统动态响应能力和指向跟踪精度。本实施例用于指向机构的在线加减速控制方法主要包括指令预处理(步骤1)、加减速判断(步骤2)和有限行程处理(步骤3)三个部分，指令预处理指获取目标运动状态和当前运动状态等信息；加减速判断是根据跟随误差最小和时间最优的原则判断加减速策略；有限行程处理用于实现限位保护和防止碰撞功能；根据最终的加减速策略确定下一时刻的位置、速度和加速度状态，从而实现指向机构的在线加减速规划。本实施例用于指向机构的在线加减速控制方法完全考虑了加速度、速度和位置的任意边界，适用于任意的起始和目标运动状态，有助于指向机构响应连续变化的指令，在保证伺服运动准确性的同时，提升运动过程的平稳性。

此外，本实施例还提供一种用于指向机构的在线加减速控制系统，包括：

当前状态检测程序单元，用于确定指向机构的系统当前状态；

加减速状态估计程序单元，用于基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

加减速状态修正程序单元，用于判断是否存在有限行程限制，如果存在有限行程则确定有限行程条件下的安全位置边界s_res，并根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正得到下个伺服周期的加速度a_n+1；否则直接将下个伺服周期的估计加减速度状态值作为下个伺服周期的加速度a_n+1；

位置和速度计算程序单元，用于根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1和速度v_n+1。

此外，本实施例还提供一种用于指向机构的在线加减速控制系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行本实施例前述用于指向机构的在线加减速控制方法的步骤，或者该计算机设备的存储介质上被编程或配置以执行本实施例前述用于指向机构的在线加减速控制方法的计算机程序。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上被编程或配置以执行本实施例前述用于指向机构的在线加减速控制方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于指向机构的在线加减速控制方法，其特征在于实施步骤包括：

1)确定指向机构的系统当前状态；

2)基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

3)判断是否存在有限行程限制，如果存在有限行程则确定有限行程条件下的安全位置边界s_res，并根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正得到下个伺服周期的加速度a_n+1；否则直接将下个伺服周期的估计加减速度状态值作为下个伺服周期的加速度a_n+1；

4)根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1和速度v_n+1。

2.根据权利要求1所述的用于指向机构的在线加减速控制方法，其特征在于，步骤1)的详细步骤包括：采集当前位置s₀和当前速度v₀作为在线运动规划的起点状态；根据目标位置s_t通过对目标位置进行差分计算得到目标速度v_t；获取指向机构的伺服电机的额定速度v_max和额定扭矩T_m，并计算指向机构运动轴系的惯量J_m、等效摩擦力T_f以及最大加速度a_max。

3.根据权利要求2所述的用于指向机构的在线加减速控制方法，其特征在于，所述最大加速度a_max的计算函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，T_m为额定扭矩，T_f为等效摩擦力，J_m为指向机构运动轴系的惯量。

4.根据权利要求1所述的用于指向机构的在线加减速控制方法，其特征在于，步骤2)基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值具体采用基于决策树的加减速判断方法确定下个伺服周期的估计加减速度状态值所述采用基于决策树的加减速判断方法确定下个伺服周期的估计加减速度状态值的步骤包括：

2.1)基于当前位置s₀和当前速度v₀以及目标速度v_t确定决策树的状态：若s₀＜s_t、v₀＞0且v_t＞0，则决策树状态为状态1；若s₀＜s_t、v₀＞0且v_t≤0，则决策树状态为状态2；若s₀＜s_t、v₀≤0且v_t≥0，则决策树状态为状态3；若s₀＜s_t、v₀≤0且v_t≤0，则决策树状态为状态4；若s₀＞s_t、v₀≥0且v_t≥0，则决策树状态为状态5；若s₀＞s_t、v₀≥0且v_t＜0，则决策树状态为状态6；若s₀＞s_t、v₀＜0且v_t≥0，则决策树状态为状态7；若s₀＞s_t、v₀＜0且v_t＜0，则决策树状态为状态8；

2.2)当决策树状态为状态1或状态8时跳转执行步骤2.3)；当决策树状态为状态2或状态7时跳转执行步骤2.4)；当决策树状态为状态3～6时跳转执行步骤2.5)；

2.3)判断当前速度v₀的绝对值小于等于目标速度v_t的绝对值是否成立，如果成立则基于式(2)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则判断式(3)是否成立，如果成立则基于式(4)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则基于式(5)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

abs((v₀+2×a_max×T)²-v_t ²)/2/a_max≥abs(s₀-s_t) (3)

式(2)～式(5)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，v₀为当前速度，v_t为目标速度，T为伺服周期；

2.4)判断式(6)是否成立，如果成立则基于式(7)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值否则基于式(8)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

abs((v₀+2×a_max×T)²-v_t ²)/2/a_max≥abs(s₀-s_t) (6)

式(6)～式(8)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，v₀为当前速度，v_t为目标速度，T为伺服周期；

2.5)基于式(9)确定下个伺服周期的估计加减速度状态值跳转执行步骤3)；

式(9)中，s₀为当前位置，s_t为目标位置，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度。

5.根据权利要求1所述的用于指向机构的在线加减速控制方法，其特征在于，步骤3)中根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正具体是指判断式(10)是否成立，如果成立则基于式(11)确定下个伺服周期的加速度a_n+1，否则基于式(12)确定下个伺服周期的加速度a_n+1；跳转执行步骤3)；

(v₀+2×a_max×T)²/2/a_max≥abs(s₀-s_res) (10)

a_n+1＝-sign(s₀-s_t)×a_max (11)

式(10)～式(12)中，v₀为当前速度，a_max为指向机构运动轴系的最大加速度，T为伺服周期，s₀为当前位置，s_t为目标位置，s_res为安全位置边界，为下个伺服周期的估计加减速度状态值，sign为符号函数。

6.根据权利要求1所述的用于指向机构的在线加减速控制方法，其特征在于，步骤4)中根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的速度v_n+1的步骤包括：根据式(13)计算下个伺服周期的速度v_n+1，判断下个伺服周期的速度v_n+1大于伺服电机的额定速度v_max是否成立，如果成立则将伺服电机的额定速度作为下个伺服周期的速度v_n+1；

v_n+1＝v₀+a_n+1T (13)

式(13)中，v₀为当前速度，a_n+1为下个伺服周期的加速度，T为伺服周期。

7.根据权利要求1所述的用于指向机构的在线加减速控制方法，其特征在于，步骤4)中根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1的函数表达式如式(14)所示；

s_n+1＝v₀T+a_n+1T²/2 (14)

式(13)中，v₀为当前速度，a_n+1为下个伺服周期的加速度，T为伺服周期。

8.一种用于指向机构的在线加减速控制系统，其特征在于包括：

当前状态检测程序单元，用于确定指向机构的系统当前状态；

加减速状态估计程序单元，用于基于系统当前状态确定下个伺服周期的估计加减速度状态值

加减速状态修正程序单元，用于判断是否存在有限行程限制，如果存在有限行程则确定有限行程条件下的安全位置边界s_res，并根据安全位置边界s_res对下个伺服周期的估计加减速度状态值进行修正得到下个伺服周期的加速度a_n+1；否则直接将下个伺服周期的估计加减速度状态值作为下个伺服周期的加速度a_n+1；

位置和速度计算程序单元，用于根据下个伺服周期的加速度a_n+1计算下个伺服周期的位置s_n+1和速度v_n+1。

9.一种用于指向机构的在线加减速控制系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述用于指向机构的在线加减速控制方法的步骤，或者该计算机设备的存储介质上被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述用于指向机构的在线加减速控制方法的计算机程序。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述用于指向机构的在线加减速控制方法的计算机程序。