CN111750162B - 轨迹计划单元、阀组件和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提供轨迹（tr）作为用于调节单元（5）的控制参量的轨迹计划单元（1），所述调节单元（5）用于执行器（2）的调节元件（3）的位置调节，其中，所述轨迹计划单元（1）构造成在理论位置走向（sx）的基础上提供所述轨迹（tr）并且根据至少一个极限值来限制所述轨迹（tr），所述极限值包括速度极限值（vmax）、加速度极限值（amax）、制动加速度极限值（dmax）和/或急动度极限值（jmax）。所述轨迹计划单元（1）构造成根据能够预设的至少一个预设值来提供所述轨迹（tr），所述预设值包括速度起始值（va）、速度最终值（ve）、加速度起始值（aa）和/或加速度最终值（ae）。

Description

轨迹计划单元、阀组件和方法
技术领域
本发明涉及一种用于提供轨迹作为用于调节单元的控制参量的轨迹计划单元，所述调节单元用于执行器的调节元件的位置调节。所述轨迹计划单元构造成在理论位置走向的基础上提供所述轨迹并且根据至少一个极限值来限制所述轨迹。所述至少一个极限值包括速度极限值、加速度极限值、制动加速度极限值和/或急动度极限值。
背景技术
DE102017102749A1描述了一种具有输入接口的轨迹产生器，所述输入接口用于读入用于加速度、急动度和速度的极限值。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种能够更灵活地使用的轨迹计划单元。
所述任务通过如下轨迹计划单元得到解决：
轨迹计划单元，用于提供轨迹作为用于调节单元的控制参量，所述调节单元用于执行器的调节元件的位置调节，其中，所述轨迹计划单元构造成在理论位置走向的基础上提供所述轨迹并且根据至少一个极限值来限制所述轨迹，所述至少一个极限值包括速度极限值、加速度极限值、制动加速度极限值和/或急动度极限值，所述轨迹计划单元构造成根据能够预设的至少一个预设值来提供所述轨迹，所述预设值包括速度起始值、速度最终值、加速度起始值和/或加速度最终值。所述轨迹计划单元构造成根据能够预设的至少一个预设值来提供所述轨迹。所述预设值包括用于轨迹的速度起始值、用于轨迹的速度最终值、用于轨迹的加速度起始值和/或用于轨迹的加速度最终值。
传统的轨迹计划单元通常提供以下轨迹，所述轨迹分别具有静止的状态、也就是说速度和加速度都等于零的状态作为起始状态和最终状态。
与此相反地，藉由当前的轨迹计划单元可行的是，预设与静止的状态不同的状态作为用于所述轨迹的起始状态和/或最终状态。也就是说，尤其能够提供一种轨迹，在所述轨迹的情况下，在轨迹的开始和/或结束得出不等于零的速度和/或加速度。也就是说，通过所述轨迹，尤其能够将非静止的起始状态转变为与其不同的非静止的最终状态。此外适宜地，能够将静止的起始状态转变为非静止的最终状态和/或将非静止的起始状态转变为静止的最终状态。
也就是说，藉由当前的轨迹计划单元能够提供一种轨迹，所述轨迹为所述调节元件预设从起始位置到最终位置的运动，其中，所述调节元件在所述起始位置中和在所述最终位置中分别具有不同于零的速度和/或加速度。
因此，所述轨迹计划单元还能够用于以下应用情况，在所述应用情况中，在待执行的运动的起始和/或结束需要所述调节元件的非静止的状态。因此，能够更灵活地使用所述轨迹计划单元。
有利的改进方案在下面示出。
此外，本发明涉及一种阀组件，所述阀组件包括承载件体和多个在所述承载件体上在彼此处排列的盘形的阀模块以及布置在所述承载件体上的控制模块，所述控制模块包括前面所描述的轨迹计划单元。
此外，本发明涉及一种用于运行前面所描述的轨迹计划单元或者前面所描述的阀组件的方法，所述方法包括以下步骤：在理论位置走向、至少一个极限值和至少一个预设值的基础上提供所述轨迹。
适宜地，所述方法相应于所述轨迹计划单元和/或阀组件的在此所描述的设计方案进行构造。
附图说明
下面参考附图对示范性的实施方式进行阐释，在此：
图1示出具有轨迹计划单元、调节单元和执行器的驱动系统的方框图，
图2示出驱动系统作为流体驱动系统的示范性的设计方案的示意性的图示，
图3示出轨迹的图表，所述轨迹包括轨迹位置信号、轨迹速度信号、轨迹加速度信号和轨迹急动度信号，
图4示出轨迹位置信号以及所述轨迹位置信号的速度走向的图表。
具体实施方式
图1示出了驱动系统100的方框图，在所述驱动系统中示范性地使用轨迹计划单元1。适宜地，所述轨迹计划单元1还能够本身(也就是说尤其独立于所述驱动系统100)来提供。
所述驱动系统100除了所述轨迹计划单元1之外还包括调节单元5和执行器2。
所述轨迹计划单元1构造成提供轨迹tr。所述轨迹tr被供应给所述调节单元5作为控制参量。所述调节单元5构造成在应用轨迹tr作为控制参量的情况下执行所述执行器2的调节元件3的位置调节。
所述轨迹计划单元1构造成在理论位置走向sx的基础上提供所述轨迹tr。此外，所述轨迹计划单元1构造成在至少一个极限值的基础上限制所述轨迹tr。所述至少一个极限值包括速度极限值vmax、加速度极限值amax、制动加速度极限值dmax和/或急动度极限值jmax。
此外，所述轨迹计划单元1构造成根据能够预设的至少一个预设值来提供所述轨迹tr。所述至少一个预设值包括速度起始值va、速度最终值ve、加速度起始值aa和/或加速度最终值ae。
也就是说，所述轨迹计划单元1尤其具有如下优点，即其能够在所提及的预设值中的一个或者多个预设值的基础上产生所述轨迹。适宜地，所述轨迹计划单元1附加地构造成还当所有预设值被设置为零时在所提及的预设值的基础上提供轨迹。在这种情况下，例如提供从静止位置到静止位置中的轨迹。适宜地，所述轨迹计划单元1附加地构造成即使没有预设所提及的预设值中的任何预设值，也提供轨迹。
下面应该对另外的示范性的细节进行阐释。
在图1的示例中，给所述轨迹计划单元1预设所述理论位置走向sx。示范性地，所述轨迹计划单元1从外部获得理论位置走向sx。适宜地，所述理论位置走向sx包括位置最终值xe，所述位置最终值xe能够藉由所述调节元件3来接近。此外适宜地，所述理论位置走向sx包括位置起始值xa，所述调节元件3向位置最终值xe的运动应该从所述位置起始值xa开始。所述理论位置走向sx尤其具有阶跃函数的形式，适宜地具有从xa到xe的阶跃。
所述轨迹计划单元1构造成在所述理论位置走向sx的基础上提供轨迹tr。所述轨迹tr像所述理论位置走向sx一样预设向所述位置最终值xe(适宜地从所述位置起始值xa出发)的运动，然而在此考虑到(与所述理论位置走向sx相反)前面所提及的、从所述调节元件3的运动的物理限制中得出的极限值中的一个或者多个极限值。所述调节元件3例如经受物理的限制，使得其位置不可能阶跃式地从位置起始值xa变化到位置最终值xe。与此相应地，所述轨迹计划单元1将通过理论位置走向sx预设的阶跃转化为能够由所述调节元件3执行的连续的位置走向并且将所述连续的位置走向提供作为轨迹tr。所述作为轨迹tr来提供的位置走向尤其能够连续地微分两次。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成在所述理论位置走向sx的基础上实时地执行所述轨迹tr的提供。所述轨迹计划单元1尤其构造成将所述理论位置走向sx实时地转化为所述轨迹tr。适宜地，借助于在微控制器上运行的程序来提供所述轨迹计划单元1，所述程序尤其实施为实时程序和/或决定性的程序。适宜地，所述轨迹计划单元1涉及实时系统。
所述轨迹计划单元1构造成将所述轨迹tr输出到调节单元5处。适宜地，所输出的轨迹tr包括轨迹位置信号txs、轨迹速度信号tvs、轨迹加速度信号tas和/或轨迹急动度信号tjs。
所述调节单元5构造成执行所述执行器2的调节元件3的位置调节。示范性地，所述调节单元5从流体执行器2接收反馈参量rf、例如所述调节元件3的实际位置、实际速度和/或实际加速度。所述调节单元5构造成在所述反馈参量rf和轨迹tr的基础上提供用于对所述执行器2进行操控的操控信号as，以便将所述调节元件3的位置、速度和/或加速度调节到所述轨迹上。适宜地，所述调节单元5计算在轨迹tr与反馈参量rf之间的偏差并且如下地输出操控信号as，使得将所述偏差最小化。
下面应该更详细地对至少一个极限值进行探讨。
示范性地，所述轨迹计划单元1将速度极限值vmax、加速度极限值amax、制动加速度极限值dmax和急动度极限值jmax考虑作为用于产生轨迹的极限值。示范性地，所述轨迹计划单元1从外部获得极限值中的一个或者多个。对此备选地或附加地，还能够由所述轨迹计划单元1本身提供极限值中的一个或多个。
根据一种优选的设计方案，所述轨迹计划单元1构造成在遵守所提及的四个极限值的情况下提供所述轨迹tr。示范性地，能够预设这四个极限值。
根据备选的设计方案，所述轨迹计划单元1构造成在所提及的四个极限值的子集的基础上限制所述轨迹1。也就是说，根据所述备选的设计方案，能够预设少于四个极限值。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成如下地提供所述轨迹tr，使得满足每个预设的极限值。也就是说，所提供的轨迹tr具有根据数值等于或者小于速度最大值vmax(如果已预设)的速度作为最大速度、具有等于或者小于加速度最大值amax(如果已预设)的加速度作为最大加速度、具有大于或者等于负的制动加速度最大值dmax(如果已预设)的加速度作为最大制动加速度并且具有根据数值等于或者小于急动度最大值jmax(如果已预设)的急动度作为最大急动度。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成如果速度起始值va和/或加速度起始值aa处于所提及的极限值之外，则允许最初违反极限值并且然后适宜地在尽可能短的时间里达到遵守所述极限值的状态。
下面应该更详细地对至少一个预设值的预设进行探讨。
示范性地，给所述轨迹计划单元1预设速度起始值va、速度最终值ve、加速度起始值aa和加速度最终值ae作为至少一个预设值。示范性地，所述轨迹计划单元1从外部获得预设值中的一个或者多个。对此备选地或附加地，还能够由所述轨迹计划单元1本身来提供预设值中的一个或者多个。
示范性地，能够自由选择所述速度起始值va、速度最终值ve、加速度起始值aa和/或加速度最终值ae。适宜地，在其它情况下，自动地将所述速度起始值va、速度最终值ve、加速度起始值aa和加速度最终值ae选择为零。适宜地，所述速度最终值ve大于零或者等于零。
根据一种优选的设计方案，所述轨迹计划单元1构造成在所提及的四个预设值的基础上提供所述轨迹tr。也就是说，根据这种设计方案，能够预设所述四个预设值。
根据备选的设计方案，所述轨迹计划单元1构造成在所提及的四个预设值的子集的基础上提供所述轨迹1。也就是说，根据所述备选的设计方案，能够预设少于四个预设值，其中，预设至少一个预设值。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成根据所提及的排列(Permutationen)中的一个、多个或者所有排列来执行所述轨迹tr的提供。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成自由选择一个或者多个未预设的预设值。适宜地，将所述未预设的预设值选择为零。所述轨迹计划单元1尤其构造成将未预设的预设值设置为零。
适宜地，预设值中的一个、多个或者所有预设值不等于零。
适宜地，可变地预设所述预设值中的一个、多个或者所有预设值。可变的预设尤其是指，所述预设值随着时间变化。适宜地，为了轨迹的每次产生重新预设所述预设值、尤其重新使所述预设值变化。
根据另一种优选的设计方案，至少预设所述速度最终值ve和所述加速度最终值ae并且所述速度最终值和所述加速度最终值尤其不等于零。所述轨迹计划单元1构造成根据所预设的速度最终值ve和所预设的加速度最终值ae来提供所述轨迹tr。
根据另一种优选的设计方案，至少预设所述速度起始值va和所述加速度起始值aa并且所述速度起始值和所述加速度起始值尤其不等于零。所述轨迹计划单元1构造成根据所预设的速度起始值va和所预设的加速度起始值aa来提供所述轨迹tr。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成如下地提供所述轨迹tr，使得满足每个预设值。也就是说，所提供的轨迹tr具有速度起始值va(如果已预设)作为起始速度、具有速度最终值ve(如果已预设)作为最终速度、具有加速度起始值aa(如果已预设)作为起始加速度并且具有加速度最终值ae(如果已预设)作为加速度最终值。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成提供所述轨迹tr作为时间最佳的轨迹、也就是说尤其作为从位置起始值xa出发在最小的持续时间里达到位置最终值xe的轨迹。所述轨迹计划单元1尤其构造成如下地提供所述轨迹tr，使得其在从位置起始值xa到位置最终值xe的路径上没有行进经过静止的状态、也就是说没有行进经过速度和加速度同时为零的状态。
下面应该更详细地对图2进行探讨，图2示出了所述驱动系统100的一种示范性的设计方案。
在此，所述驱动系统100实施为流体驱动系统、尤其实施为气动驱动系统。
所述执行器2是流体执行器、尤其是气动执行器。示范性地，所述执行器2是具有缸体7的驱动缸，所述调节元件3能够相对于所述缸体7运动。示范性地，所述调节元件3实施为具有活塞杆的活塞。所述调节元件3将所述缸体的内部空间划分为第一压力腔室8和第二压力腔室9。通过以压力流体、例如压缩空气加载所述压力腔室8、9能够将驱动力施加到所述调节元件3上，以便如此将所述调节元件3置于运动之中。示范性地，所述执行器2实施为起双重作用的驱动缸。根据一种备选的设计方案，所述执行器2仅仅具有一个压力腔室并且与此相应地实施为起单一作用的驱动缸。
在所述流体执行器2处存在有位置传感器机构10，通过所述位置传感器机构能够检测所述调节元件3的实际位置、实际速度和/或实际加速度。例如借助于所述位置传感器机构10来测量实际位置并且在所述实际位置的第一导数和/或第二导数的基础上计算实际速度和/或实际加速度。
示范性地，所述驱动系统100包括压力流体提供装置4。所述压力流体提供装置4构造成提供用于对执行器2进行操控的操控信号as。适宜地，所述操控信号as是流体信号、尤其是气动信号。
示范性地，所述压力流体提供装置4包括带有两个压力输出端23、24的阀组件14，所述压力输出端23、24通过流体连接部28与所述压力腔室8、9连接。所述压力流体提供装置4构造成在其压力输出端23、24处输出流体信号、尤其气动信号作为操控信号as，以便以压力流体加载所述压力腔室8、9并且将所述调节元件3置于运动之中。
示范性地，所述阀组件14包括尤其板形的承载件体20和多个在所述承载件体20上在彼此处排列的盘形的阀模块17。所述阀组件14尤其实施为阀岛。示范性地，一个、多个或者所有阀模块17包括由四个2/2方向阀构成的桥式线路，更适宜地，所述2/2方向阀分别包括预控制阀，所述预控制阀分别实施为压电阀。适宜地，阀模块17提供所述两个压力输出端23、24。
适宜地，所述阀组件4包括输入/输出模块18，所述输入/输出模块与所述位置传感器机构10通讯地连接。
此外适宜地，所述阀组件4包括尤其布置在所述承载件体20上的控制模块19。适宜地，所述控制模块19构造成借助于所述位置传感器机构10来检测所述调节元件3的实际位置。此外适宜地，所述控制模块19构造成操控所述阀模块17，以便促使操控信号as、示范性地在所述压力输出端23、24处的流体信号的提供。
所述压力流体提供装置4、尤其所述阀组件14构造成借助于程序、尤其应用程序来提供所述轨迹计划单元1和/或调节单元50。所述程序尤其由所述控制模块19、例如所述控制模块19的微控制器来实施。所述程序尤其构造成在所述理论位置走向sx、至少一个极限值和至少一个预设值的基础上产生所述轨迹tr。此外，所述程序构造成在所述轨迹tr的基础上执行所述调节元件3的位置调节。
此外适宜地，所述驱动系统100包括上级控制部15、例如能够存储编程的控制部SPS、尤其在地理上远离所述执行器2布置的云服务器16和/或用户设备49、例如移动设备、如智能手机、平板电脑和/或笔记本电脑和/或台式电脑。
示范性地，所述上级控制部15通过本地的通讯连接部25、例如本地的网络与所述阀组件14进行通讯连接。
示范性地，所述云服务器16和/或所述用户设备49通过广域网22、尤其互联网与彼此、与上级控制部15和/或与所述阀组件14进行通讯连接。
适宜地，所述上级控制部15构造成提供理论位置走向sx和/或至少一个极限值和/或至少一个预设值。
适宜地，所述(示范性地在阀组件14上提供的)轨迹计划单元1构造成从上级控制部15接收至少一个预设值。所述轨迹计划单元1尤其从上级控制部15接收速度最终值ve和/或加速度最终值ae。对此备选地或附加地，所述轨迹计划单元1能够从上级控制部15接收速度起始值va和/或加速度起始值ae。
此外，还可行的是，所述轨迹计划单元1从调节单元5接收速度起始值va和/或加速度起始值aa。所述轨迹计划单元1例如接收实际速度作为速度起始值va和/或接收实际加速度作为加速度起始值aa。
此外，还可行的是，所述轨迹计划单元1应用之前由所述轨迹计划单元1所提供的轨迹的速度最终值和/或加速度最终值作为速度起始值va和/或加速度起始值aa。
根据另一种设计方案，由所述云服务器16和/或用户设备49例如在用户输入的基础上提供所述预设值。
适宜地，所述云服务器16构造成将程序、尤其应用程序传递到所述阀组件14处，使得所述程序能够在所述阀组件14上实施，藉由所述程序能够提供所述轨迹计划单元1和/或调节单元5。到所述阀组件14处的传递尤其对来自用户设备49的用户询问起反应地进行。
如前面所描述的那样，优选地在所述阀组件14上提供所述轨迹计划单元1。根据一种备选的设计方案，所述轨迹计划单元1由上级控制部15、云服务器16和/或用户设备49提供。
备选于所描述的驱动系统100的作为流体驱动系统的设计方案，所述驱动系统100还能够不同地进行设计、例如设计为电驱动系统，在所述电驱动系统的情况下，所述调节元件通过电驱动器来驱动。
图3示出了一种示范性的轨迹tr。示范性地，所述轨迹tr包括轨迹位置信号txs。可选地，所述轨迹tr此外包括轨迹速度信号tvs、轨迹加速度信号tas和/或轨迹急动度信号tjs。所述轨迹速度信号tvs是所述轨迹位置信号txs的第一导数，所述轨迹加速度信号tas是所述轨迹位置信号txs的第二导数，并且所述轨迹急动度信号tjs是所述轨迹位置信号txs的第三导数。
适宜地，所述轨迹位置信号txs、轨迹速度信号tvs、轨迹加速度信号tas和/或轨迹急动度信号tjs分别是一维的信号。优选地，所述轨迹位置信号txs、轨迹速度信号tvs、轨迹加速度信号tas和/或轨迹急动度信号tjs分别包括多个(尤其在时间上)彼此相继的信号值。适宜地，所述信号值分别涉及标量的信号值。
示范性地，所述轨迹位置信号txs预设对于所述调节元件3的线性运动和/或转动运动，其中适宜地，在所预设的运动中行进经过的位置分别通过一维的、尤其标量的信号值来示出。
适宜地，所述轨迹位置信号txs是连续的轨迹位置信号，适宜地，所述轨迹速度信号tvs是连续的、一致的轨迹速度信号，适宜地，所述轨迹加速度信号tas是连续的、一致的轨迹加速度信号和/或适宜地，所述轨迹急动度信号是连续的、一致的轨迹急动度信号。所提到的一致性尤其涉及所述轨迹位置信号txs。
根据一种优选的设计方案，所述轨迹tr包括所述轨迹位置信号txs和所述轨迹速度信号tvs。适宜地，所述轨迹位置信号txs被提供给所述调节单元5的调节器元件并且适宜地，所述轨迹速度信号tvs被提供给所述调节单元5的预控制元件。
根据一种特别优选的设计方案，所述轨迹tr包括轨迹位置信号txs、轨迹速度信号tvs、轨迹加速度信号tas和/或轨迹急动度信号tjs。适宜地，所述轨迹位置信号txs、轨迹速度信号tvs和/或轨迹加速度信号tas被提供给所述调节单元5的调节器元件，并且适宜地，所述轨迹位置信号txs、轨迹速度信号tvs、轨迹加速度信号tas和/或轨迹急动度信号tjs被提供给所述调节单元5的预控制元件。
所示出的轨迹tr由所述轨迹计划单元1提供并且更确切地说在理论位置走向sx的基础上来提供，所述理论位置走向sx在时间点t0预设从位置起始值xa到位置最终值xe的位置阶跃。
根据所述理论位置走向sx，所述轨迹计划单元1输出具有轨迹位置信号txs的轨迹tr。所述轨迹位置信号txs从位置起始值xa到位置最终值xe走向。在时间点te，所述轨迹位置信号txs达到位置最终值xe。所述轨迹计划单元1尤其构造成提供所述轨迹位置信号txs作为连续的信号。此外示范性地，所述轨迹计划单元1构造成提供所述轨迹位置信号txs作为在其第一导数以及其第二导数方面连续的信号。如可以在图3中看出的那样，所述轨迹速度信号tvs和轨迹加速度信号tas也是连续的信号，也就是说不具有阶跃。示范性地，第三导数(轨迹急动度信号tjs)不是连续的并且由此具有阶跃。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成适宜地在所述调节元件3达到位置最终值xe之前和/或在所述调节元件3根据轨迹tr被驱动之前提供时间点te和/或从t0至te的时间差。
适宜地，所述轨迹计划单元1根据速度极限值vmax、加速度极限值amax、制动加速度极限值dmax和急动度极限值jmax来提供所述轨迹位置信号txs。所述最大速度(也就是说第一导数)根据数值等于或小于所述速度极限值vmax，所述最大加速度(也就是说第二导数)等于或者小于所述加速度极限值amax并且大于或者等于负的制动加速度极限值dmax，并且所述最大急动度(也就是说第三导数)根据数值等于或者小于所述急动度极限值jmax。
所述轨迹计划单元1构造成，当所述速度起始值va和/或加速度起始值aa处于所提及的极限值之外时，如下地计划所述轨迹，使得仅仅在尽可能短的持续时间里违反所述极限值。
所述轨迹计划单元1根据至少一个预设值来提供所述轨迹位置信号txs。所述轨迹位置信号txs的速度起始值(也就是说在时间点t0的速度)等于所预设的速度起始值va。所述轨迹位置信号txs的速度最终值(也就是说在时间点te的速度)等于所预设的速度最终值ve。所述轨迹位置信号txs的加速度起始值(也就是说在时间点t0的加速度)等于所预设的加速度起始值aa。所述轨迹位置信号txs的加速度最终值(也就是说在时间点te的加速度)等于所预设的加速度最终值ae。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成产生具有多个加速度阶段的轨迹位置信号txs。所述加速度阶段分别具有正斜率、负斜率或者没有斜率。此外，所述加速度阶段分别不具有曲率。
所述加速度阶段包括第一加速度阶段ap1、第二加速度阶段ap2、第三加速度阶段ap3、第四加速度阶段ap4、第五加速度阶段ap5、第六加速度阶段ap6和第七加速度阶段ap7。所述加速度阶段以所提及的顺序直接彼此相继地跟随。所述第一加速度阶段ap1在时间点t0处开始并且所述第七加速度阶段ap7在时间点te处结束。
示范性地，所述第一加速度阶段ap1是具有正斜率的第一上升阶段，所述第二加速度阶段ap2是具有恒定的正加速度的第一平稳阶段，所述第三加速度阶段ap3是具有负斜率的第一下降阶段，所述第四加速度阶段ap4是具有零加速度的第二平稳阶段，所述第五加速度阶段ap5是具有负斜率的第二下降阶段，所述第六加速度阶段ap6是具有恒定的负加速度的第三平稳阶段，并且所述第七加速度阶段ap7是具有正斜率的第二上升阶段。
与此相应地，所述轨迹位置信号txs的第三导数(所述轨迹急动度信号tjs)具有七个急动度阶段。每个急动度阶段的值是恒定的。在所述急动度阶段之间分别进行信号阶跃。示范性地，所述急动度阶段包括具有恒定的正急动度的第一急动度阶段jp1、具有恒定的零急动度的第二急动度阶段jp2、具有恒定的负急动度的第三急动度阶段jp3、具有恒定的零急动度的第四急动度阶段jp4、具有恒定的负急动度的第五急动度阶段jp5、具有恒定的零急动度的第六急动度阶段jp6以及具有恒定的正急动度的第七急动度阶段jp7。
下面应该更详细地探讨，所述轨迹计划单元1如何产生轨迹tr，从而满足所述至少一个极限值和至少一个预设值。下面所讨论的操作方式尤其适用于尤其在微处理器上实时地产生轨迹tr。
所述轨迹计划单元1构造成在应用轨迹产生过程的情况下产生所述轨迹tr。在所述轨迹产生过程的范围内，所述轨迹计划单元1首先产生第一加速度走向，所述第一加速度走向满足所述至少一个极限值和所述至少一个预设值。
所述第一加速度走向还能够被称为第一内部的加速度走向。适宜地，所述第一加速度走向是内部的中间结果并且优选地没有由所述轨迹计划单元1输出，尤其没有作为轨迹tr输出。
所述轨迹计划单元1构造成在加速度特征的基础上产生第一加速度走向，所述加速度特征具有多个预先确定的加速度阶段。尤其如下地预先确定所述加速度阶段，即其具有斜率或者没有斜率、所述斜率的符号为正或者为负并且其不具有曲率。适宜地，所述加速度阶段分别实施为直线。
示范性地，所述加速度特征的加速度阶段相应于前面所讨论的轨迹加速度信号tas的加速度阶段。因此，所述加速度特征包括具有正斜率的第一上升阶段作为第一加速度阶段、具有恒定的正加速度的第一平稳阶段作为第二加速度阶段、具有负斜率的第一下降阶段作为第三加速度阶段、具有零加速度的第二平稳阶段作为第四加速度阶段、具有负斜率的第二下降阶段作为第五加速度阶段、具有恒定的负加速度的第三平稳阶段作为第六加速度阶段以及具有正斜率的第二上升阶段作为第七加速度阶段。
根据一种优选的设计方案，所述加速度特征如前面所阐释的那样来实施，然而具有带有可选地正斜率或负斜率的阶段作为第一加速度阶段和/或带有可选地正斜率或负斜率的阶段作为第三加速度阶段。
适宜地，所述轨迹计划单元1将所述第一加速度走向的加速度(也就是说信号值)限制到加速度极限值amax或者到加速度极限值amax之下并且限制到制动加速度极限值dmax或者到制动加速度极限值dmax之上。此外，所述轨迹计划单元1将所述第一加速度走向的斜率限制到急动度极限值jmax或者到急动度极限值jmax之下。此外，所述轨迹计划单元1如下地限制所述第一加速度走向的斜率和/或所述加速度阶段的持续时间，使得所述速度起始值va和所述第一加速度走向的积分的总和小于等于所述速度极限值vmax。
此外适宜地，所述轨迹计划单元1将所述第一加速度走向的起始值设置到所述加速度起始值aa并且将所述第一加速度走向的最终值设置到所述加速度最终值ae。此外，所述轨迹计划单元1如下地匹配所述第一加速度走向的斜率和/或所述加速度阶段的持续时间，使得由所述速度起始值va和所述加速度走向的积分构成的总和等于所述速度最终值ve。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成在产生第一加速度走向时不考虑理论位置走向sx。在产生所述第一加速度走向时，所述轨迹计划单元1首先仅仅满足极限值(示范性地速度极限值vmax、加速度极限值amax、制动加速度极限值dmax和急动度极限值jmax)以及至少一个预设值(示范性地速度起始值va、速度最终值ve、加速度起始值aa以及加速度最终值ae)。适宜地，所述理论位置走向sx、尤其所述位置最终值xe在产生所述第一加速度走向时没有被考虑并且尤其没有被满足。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成在所述轨迹产生过程的范围内在所述第一加速度走向的基础上产生第二加速度走向。所述轨迹计划单元1如下地产生所述第二加速度走向，使得满足所述位置最终值xe并且适宜地还满足所述位置起始值xa。
所述轨迹计划单元1尤其构造成为了产生所述第二加速度走向而匹配加速度阶段中的一个或者多个的持续时间，从而满足包含在所述理论位置走向sx中的位置最终值xe并且适宜地还满足所述位置起始值xa。
所述轨迹计划单元1例如构造成为了产生所述第二加速度走向而如下地匹配所述第四加速度阶段的持续时间，使得达到所述位置最终值xe。对此备选地或附加地，所述轨迹计划单元1构造成匹配前三个加速度阶段中的一个或者多个加速度阶段的持续时间，以便由此匹配在第四加速度阶段期间的速度，从而达到所述位置最终值xe。适宜地，所述轨迹计划单元1构造成相应于前三个加速度阶段匹配最后三个加速度阶段中的一个或多个加速度阶段的持续时间，以便由此在很大程度上在时间点te处达到所预设的速度最终值ve。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成在产生所述第二加速度走向时不添加附加的加速度阶段。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成在所述第二加速度走向的基础上产生所述轨迹tr。示范性地，所述轨迹计划单元1提供所述轨迹位置信号txs作为所述第二加速度走向的双重积分。适宜地，所述轨迹计划单元1提供轨迹速度信号tvs作为所述第二加速度走向的积分。适宜地，所述轨迹计划单元1提供所述第二加速度走向作为轨迹加速度信号tas。适宜地，所述轨迹计划单元1提供所述轨迹急动度信号tjs作为所述第二加速度走向的导数。
所述轨迹计划单元1尤其构造成在所述第二加速度走向的基础上数值地和/或在应用近似方法的情况下、尤其通过数值的积分来提供所述轨迹位置信号txs和/或轨迹速度信号tvs。
所述轨迹计划单元1尤其构造成从所述第二加速度走向的加速度阶段的持续时间中尤其通过经由多项式进行的分阶段地(phasenabschnittsweise)分析的计算来计算所述轨迹位置信号txs和/或所述轨迹速度信号tvs。
所述轨迹计划单元1尤其构造成为了提供所述轨迹急动度信号tjs而将各个急动度阶段可选地设置到零、正的急动度最大值+jmax或者负的急动度最大值-jmax。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成检查所述位置最终值xe是否能够与所述至少一个预设值一起得到满足。此外，所述轨迹计划单元1构造成在轨迹计划单元1得出不可能同时满足所述位置最终值xe和预设值的检查结果的情况下提供辅助轨迹，所述辅助轨迹满足所述位置最终值xe并且不满足至少一个预设值。
例如可能出现以下情况，即在所述第一加速度走向的每次可能的匹配时(在保持至少一个预设值的情况下)超过所述位置最终值xe。
如果所述位置最终值xe不能够与所述预设值一起得到满足，那么适宜地，所述轨迹计划单元1以所述位置最终值xe优先并且提供相应的辅助轨迹。所述调节单元5然后在所述辅助轨迹的基础上执行所述调节元件3的位置调节。
适宜地，所述轨迹计划单元1根据第二加速度走向来提供轨迹tr作为辅助轨迹并且更确切地说，直至达到所述位置最终值xe的时间点来提供所述轨迹tr。示范性地，这可能在所述速度和/或加速度与相应的预设值不相符的时间点发生。
适宜地，只要没有计划新轨迹或者直到计划新轨迹之前，在所述位置最终值xe和/或所述时间最终值te之后就相应于所述最终值来继续所述轨迹。
图4示出了轨迹tr，所述轨迹包括缓行路径(Kriechweg)sk。在图4的右边的图表中关于时间t绘出轨迹位置信号txs并且在图4的左边的图表中关于位置x绘出所述轨迹位置信号txs的速度。
所述缓行路径sk是所述位置最终值xe之前的区段，在所述区段的情况下，所述轨迹位置信号txs以预先确定的、尤其减小了的速度、示范性地以速度最终值ve接近所述位置最终值xe。
适宜地，所述轨迹计划单元1构造成自动地和/或对用户输入起反应地和/或对上级控制部15的指令起反应地提供具有缓行路径sk的轨迹tr。
所述轨迹计划单元1构造成为了提供所述缓行路径sk而提供具有轨迹位置最终值txe的轨迹tr，所述轨迹位置最终值txe相对于所述位置最终值xe向前(也就是说尤其沿向实际位置和/或位置起始值xa的方向)移位。所述轨迹位置最终值txe尤其以预先确定的和/或能够借助于用户输入界定的距离(缓行路径sk)沿朝所述位置起始值xa的方向移位。在所述轨迹位置最终值txe与所述位置最终值xe之间的整个区段上，所述轨迹tr的速度等于速度最终值ve。
根据另一种设计方案，所述轨迹计划单元1构造成提供第一轨迹和紧接在第一轨迹之后的第二轨迹并且将所述第一轨迹的速度最终值和/或加速度最终值应用为所述第二轨迹的速度起始值和/或加速度起始值。适宜地，所述轨迹计划单元1构造成提供多个、尤其三个或者更多轨迹并且将相应地前面的轨迹的速度最终值和/或加速度最终值应用为相应的轨迹的速度起始值和/或加速度起始值。

Claims (17)

1.轨迹计划单元(1)，用于提供轨迹(tr)作为用于调节单元(5)的控制参量，所述调节单元(5)用于执行器(2)的调节元件(3)的位置调节，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成在理论位置走向(sx)的基础上提供所述轨迹(tr)并且根据至少一个极限值来限制所述轨迹(tr)，所述至少一个极限值包括速度极限值(vmax)、加速度极限值(amax)、制动加速度极限值(dmax)和/或急动度极限值(jmax)，其特征在于，所述轨迹计划单元(1)构造成根据能够预设的至少一个预设值来提供所述轨迹(tr)，所述预设值包括速度起始值(va)、速度最终值(ve)、加速度起始值(aa)和/或加速度最终值(ae)；
其中，所述轨迹计划单元(1)构造成提供第一轨迹和紧接在所述第一轨迹之后的第二轨迹并且将所述第一轨迹的速度最终值和/或加速度最终值应用为所述第二轨迹的速度起始值和/或加速度起始值。
2.根据权利要求1所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述至少一个预设值包括所述速度最终值(ve)和所述加速度最终值(ae)。
3.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述至少一个预设值包括所述速度起始值(va)和所述加速度起始值(aa)。
4.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成从上级控制部(15)和/或所述调节单元(5)接收所述至少一个预设值。
5.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述至少一个预设值不等于零。
6.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成在所述理论位置走向(sx)的基础上实时地提供所述轨迹(tr)。
7.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成通过执行轨迹产生过程来产生所述轨迹(tr)并且在所述轨迹产生过程的范围内产生第一加速度走向，所述第一加速度走向满足所述至少一个极限值和所述至少一个预设值。
8.根据权利要求7所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成在产生所述第一加速度走向时不考虑所述理论位置走向(sx)。
9.根据权利要求7所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成在所述轨迹产生过程的范围内在所述第一加速度走向的基础上产生第二加速度走向，所述第二加速度走向满足包含在所述理论位置走向(sx)中的位置最终值(xe)。
10.根据权利要求9所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成在具有多个预先确定的加速度阶段的加速度特征的基础上产生所述第一加速度走向。
11.根据权利要求10所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述加速度特征包括具有正斜率的第一上升阶段作为第一加速度阶段、具有恒定的正加速度的第一平稳阶段作为第二加速度阶段、具有负斜率的第一下降阶段作为第三加速度阶段、具有零加速度的第二平稳阶段作为第四加速度阶段、具有负斜率的第二下降阶段作为第五加速度阶段、具有恒定的负加速度的第三平稳阶段作为第六加速度阶段以及具有正斜率的第二上升阶段作为第七加速度阶段。
12.根据权利要求10所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成为了产生所述第二加速度走向匹配所述加速度阶段中的一个或者多个的持续时间，从而满足包含在所述理论位置走向(sx)中的位置最终值(xe)。
13.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成检查包含在所述理论位置走向(sx)中的位置最终值(xe)是否能够与所述至少一个预设值一起得到满足，并且所述轨迹计划单元(1)此外构造成在所述轨迹计划单元(1)得出这是不可能的检查结果的情况下提供辅助轨迹，所述辅助轨迹满足所述位置最终值(xe)并且不满足所述至少一个预设值。
14.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹计划单元(1)构造成为了提供缓行路径(sk)提供具有轨迹位置最终值(txe)的轨迹(tr)，所述轨迹位置最终值(txe)相对于包含在所述理论位置走向(sx)中的位置最终值(xe)沿朝位置起始值(xa)的方向移位。
15.根据权利要求1或2所述的轨迹计划单元(1)，其中，所述轨迹(tr)包括轨迹位置信号(txs)、轨迹速度信号(tvs)、轨迹加速度信号(tas)和/或轨迹急动度信号(tjs)，
其中，所述轨迹计划单元(1)构造成为了提供缓行路径(sk)提供具有轨迹位置最终值(txe)的轨迹(sx)，所述轨迹位置最终值(txe)相对于包含在所述理论位置走向(sx)中的位置最终值(xe)沿朝位置起始值(xa)的方向移位。
16.阀组件(14)，包括承载件体(20)和多个在所述承载件体(20)上在彼此处排列的盘形的阀模块(17)以及布置在所述承载件体(20)上的控制模块(19)，所述控制模块包括根据前述权利要求中任一项所述的轨迹计划单元(1)。
17.用于运行根据权利要求1至15中任一项所述的轨迹计划单元(1)或者根据权利要求16所述的阀组件(14)的方法，包括以下步骤：在所述理论位置走向(sx)、所述至少一个极限值和所述至少一个预设值的基础上提供所述轨迹(tr)。
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