CN111857201B - 低频振动抑制方法、装置、伺服控制器及存储介质 - Google Patents

低频振动抑制方法、装置、伺服控制器及存储介质 Download PDF

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CN111857201B CN202010735222.3A CN202010735222A CN111857201B CN 111857201 B CN111857201 B CN 111857201B CN 202010735222 A CN202010735222 A CN 202010735222A CN 111857201 B CN111857201 B CN 111857201B
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Abstract

本申请提供一种低频振动抑制方法、装置、伺服控制器及存储介质，涉及伺服驱动技术领域。所述方法包括：获取运动规划后的输入指令；基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对所述输入指令进行处理，获得输出指令；通过伺服控制位置环基于所述输出指令对所述机械系统进行伺服控制。上述方法在伺服控制器中基于输入整形的指令处理规则对输入指令进行处理后对机械系统进行伺服控制，不需要引入上位机进行指令处理，提高了低频振动抑制的灵活性和适用性。

Description

低频振动抑制方法、装置、伺服控制器及存储介质
技术领域
本申请涉及伺服驱动技术领域，具体而言，涉及一种低频振动抑制方法、装置、伺服控制器及存储介质。
背景技术
伺服控制系统广泛应用在航天、军备、工业生产等领域。产品工艺对机械结构的要求往往会很复杂，机械连接经常使用到柔性连接装置，这将导致伺服控制系统中的机械系统低阶固有频率较低，会引起伺服的速度响应，位置响应输出滞后，系统产生振动，严重影响伺服控制品质。在一些位置控制的工况下，位置的抖动不仅产生了大量的噪声，会严重影响加工器件的质量，阻碍了伺服控制向高速高精度控制方向的发展。所以抑制伺服控制系统振动是十分重要的环节。
目前最常见的低频振动抑制方法是降低伺服响应带宽，但系统的控制刚度也随之减少，到位时间较长。另一种方法是采用陷波滤波器，该方法虽然可以抑制振动，但会产生相位滞后，扭矩饱和等影响。
因此20世纪50年代末Simth提出了输入整形技术，后续由Singhose、Singer等科研人员提出了输入整形技术并建立了理论体系，通过上位机对控制指令进行输入整形处理后输入伺服控制器，从而进行机械设备的低频振动抑制。
但是现有的对控制指令的输入整形处理需要上位机进行，需要具备输入整形功能的上位机配合伺服控制器完成，单独的伺服控制器在进行输入整形指令处理时的独立性、灵活性和适用性较低。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种低频振动抑制方法、装置、伺服控制器及存储介质，以改善现有技术中存在的伺服控制器进行输入整形指令处理来抑制低频振动的灵活性和适用性较低的问题。
本申请实施例提供了一种低频振动抑制方法，应用于伺服控制器，所述方法包括：获取运动规划后的输入指令；基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对所述输入指令进行处理，获得输出指令；通过伺服控制位置环基于所述输出指令对所述机械系统进行伺服控制。
在上述实现方式中，伺服控制器采用基于输入整形的指令处理规则对输入指令进行处理后对机械系统进行伺服控制，不需要引入具有输入整形功能的上位机专门对控制指令进行处理，使伺服控制器与任意上位机配合或独立均能完成机械系统的低频振动抑制。进一步地，伺服控制器基于机械系统的振动参数对输入指令进行输入整形处理，提高了指令处理的准确性，从而增强了对机械系统的低频振动抑制效果。
可选地，所述获取运动规划后的输入指令，包括：从上位机获取运动指令和运动参数；基于所述运动指令和所述运动参数进行运动规划后获得所述输入指令。
在上述实现方式中，在基于运动指令和运动参数完成运动规划后再对其进行输入整形处理，提高了输入整形处理效率，同时提高了低频振动抑制效果。
可选地，在所述基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对所述输入指令进行处理，获得输出指令之前，所述方法还包括：从上位机获取所述振动参数，所述振动参数包括抑振频率与抑制阻尼比。
在上述实现方式中，基于上位机获取分析获得的抑振频率与抑制阻尼比进行输入整形处理，更加符合机械系统的当前运动情况，从而提高了机械系统低频振动抑制的效果，减少伺服控制的振动噪音，提高伺服系统的到位精度。
可选地，所述指令处理规则包括单频点抑振模式、双频点抑振模式和增强型单频点抑振模式，所述基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对所述输入指令进行处理，获得输出指令，包括：在所述抑振频率的数量为一个时，采用所述单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；在所述抑振频率的数量为两个，且最大频点和最小频点的抑振阻尼比大于预设比值时，采用所述双频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；在所述抑振频率的数量为两个，且所述抑振阻尼比小于或等于所述预设比值时，采用所述增强型单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令。
在上述实现方式中，根据不同的抑振频率和抑振阻尼比的情况进入对应模式进行指令输入整形处理，能够处理一个或两个机械固有频率，加强了低频振动抑制的针对性，提高了低频振动抑制效果和适用性。
可选地，所述采用所述单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令，包括：基于所述抑振频率确定第一振动角频率；基于所述抑振阻尼比确定第一指令增益和第二指令增益；基于所述第一振动角频率和所述抑振阻尼比确定第一指令延时时间；基于所述第一指令增益对所述输入指令进行增益，获得第一增益指令；基于所述第一指令延时时间对所述输入指令进行延时，获得第一延时指令；基于所述第二指令增益对所述第一延时指令进行增益，获得第二增益指令；将所述第一增益指令和所述第二增益指令相加获得所述输出指令。
在上述实现方式中，在抑振频率为单个时采用单频点抑振模式进行指令输入整形处理，提高了本低频震动抑制方法的针对性，从而提高了低频振动抑制效果。
可选地，所述两个抑振频率包括第一抑振频率和第二抑振频率，所述抑振阻尼比包括第一抑振阻尼比和第二抑振阻尼比，所述采用所述双频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令，包括：基于所述第一抑振频率确定第一振动角频率，基于所述第二抑振频率确定第二振动角频率；基于所述第一振动角频率、所述第二振动角频率、所述第一抑振阻尼比和所述第二抑振阻尼比确定第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间；基于所述第一振动角频率、所述第二振动角频率、所述第一抑振阻尼比、所述第二抑振阻尼比、所述第二指令延时时间、所述第三指令延时时间、所述第四指令延时时间和所述第五指令延时时间确定第一增益矩阵；基于所述第一增益矩阵、所述第二指令延时时间、所述第三指令延时时间、所述第四指令延时时间、所述第五指令延时时间和所述输入指令获得所述输出指令。
在上述实现方式中，在抑振频率为两个，且抑振阻尼比大于预设比值时时采用双频点抑振模式进行指令输入整形处理，提高了本低频震动抑制方法的针对性，从而提高了低频振动抑制效果。
可选地，所述两个抑振频率包括第三抑振频率和第四抑振频率，所述抑振阻尼比包括第三抑振阻尼比和第四抑振阻尼比，所述采用所述增强型单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，包括：基于所述第三抑振频率和所述第四抑振频率确定第三振动角频率；基于所述第三抑振阻尼比和所述第四抑振阻尼比确定平均抑振阻尼比；基于所述第三振动角频率和所述平均抑振阻尼比确定第六指令延时时间和第七指令延时时间；基于所述第三振动角频率、所述平均抑振阻尼比、所述第六指令延时时间和所述第七指令延时时间确定第二增益矩阵；基于所述第二增益矩阵、所述第六指令延时时间、所述第七指令延时时间和所述输入指令获得所述输出指令。
在上述实现方式中，在抑振频率为两个，且抑振阻尼比小于预设比值时时采用增强型单频点抑振模式进行指令输入整形处理，提高了本低频震动抑制方法的针对性，从而提高了低频振动抑制效果。
本申请实施例还提供了一种低频振动抑制装置，应用于伺服控制器，所述装置包括：输入指令获取模块，用于获取运动规划后的输入指令；指令处理模块，用于基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对所述输入指令进行处理，获得输出指令；伺服控制模块，用于通过伺服控制位置环基于所述输出指令对所述机械系统进行伺服控制。
在上述实现方式中，伺服控制器采用基于输入整形的指令处理规则对输入指令进行处理后对机械系统进行伺服控制，不需要引入具有输入整形功能的上位机专门对控制指令进行处理，使伺服控制器与任意上位机配合或独立均能完成机械系统的低频振动抑制。进一步地，伺服控制器基于机械系统的振动参数对输入指令进行输入整形处理，提高了指令处理的准确性，从而增强了对机械系统的低频振动抑制效果。
可选地，所述输入指令获取模块具体用于：从上位机获取运动指令和运动参数；基于所述运动指令和所述运动参数进行运动规划后获得所述输入指令。
在上述实现方式中，在基于运动指令和运动参数完成运动规划后再对其进行输入整形处理，提高了输入整形处理效率，同时提高了低频振动抑制效果。
可选地，所述低频振动抑制装置还包括：振动参数获取模块，用于从上位机获取所述振动参数，所述振动参数包括抑振频率与抑制阻尼比。
在上述实现方式中，基于上位机获取分析获得的抑振频率与抑制阻尼比进行输入整形处理，更加符合机械系统的当前运动情况，从而提高了机械系统低频振动抑制的效果。
可选地，所述指令处理规则包括单频点抑振模式、双频点抑振模式和增强型单频点抑振模式，所述指令处理模块具体用于：在所述抑振频率的数量为一个时，采用所述单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；在所述抑振频率的数量为两个，且最大频点和最小频点的抑振阻尼比大于预设比值时，采用所述双频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；在所述抑振频率的数量为两个，且所述抑振阻尼比小于或等于所述预设比值时，采用所述增强型单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令。
在上述实现方式中，根据不同的抑振频率和抑振阻尼比的情况进入对应模式进行指令输入整形处理，加强了低频振动抑制的针对性，提高了低频振动抑制效果和适用性。
可选地，所述指令处理模块具体用于：基于所述抑振频率确定第一振动角频率；基于所述抑振阻尼比确定第一指令增益和第二指令增益；基于所述第一振动角频率和所述抑振阻尼比确定第一指令延时时间；基于所述第一指令增益对所述输入指令进行增益，获得第一增益指令；基于所述第一指令延时时间对所述输入指令进行延时，获得第一延时指令；基于所述第二指令增益对所述第一延时指令进行增益，获得第二增益指令；将所述第一增益指令和所述第二增益指令相加获得所述输出指令。
在上述实现方式中，在抑振频率为单个时采用单频点抑振模式进行指令输入整形处理，提高了本低频震动抑制方法的针对性，从而提高了低频振动抑制效果。
可选地，所述两个抑振频率包括第一抑振频率和第二抑振频率，所述抑振阻尼比包括第一抑振阻尼比和第二抑振阻尼比，所述指令处理模块具体用于：基于所述第一抑振频率确定第一振动角频率，基于所述第二抑振频率确定第二振动角频率；基于所述第一振动角频率、所述第二振动角频率、所述第一抑振阻尼比和所述第二抑振阻尼比确定第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间；基于所述第一振动角频率、所述第二振动角频率、所述第一抑振阻尼比、所述第二抑振阻尼比、所述第二指令延时时间、所述第三指令延时时间、所述第四指令延时时间和所述第五指令延时时间确定第一增益矩阵；基于所述第一增益矩阵、所述第二指令延时时间、所述第三指令延时时间、所述第四指令延时时间、所述第五指令延时时间和所述输入指令获得所述输出指令。
在上述实现方式中，在抑振频率为两个，且抑振阻尼比大于预设比值时时采用双频点抑振模式进行指令输入整形处理，提高了本低频震动抑制方法的针对性，从而提高了低频振动抑制效果。
可选地，所述两个抑振频率包括第三抑振频率和第四抑振频率，所述抑振阻尼比包括第三抑振阻尼比和第四抑振阻尼比，所述指令处理模块具体用于：基于所述第三抑振频率和所述第四抑振频率确定第三振动角频率；基于所述第三抑振阻尼比和所述第四抑振阻尼比确定平均抑振阻尼比；基于所述第三振动角频率和所述平均抑振阻尼比确定第六指令延时时间和第七指令延时时间；基于所述第三振动角频率、所述平均抑振阻尼比、所述第六指令延时时间和所述第七指令延时时间确定第二增益矩阵；基于所述第二增益矩阵、所述第六指令延时时间、所述第七指令延时时间和所述输入指令获得所述输出指令。
在上述实现方式中，在抑振频率为两个，且抑振阻尼比小于预设比值时时采用增强型单频点抑振模式进行指令输入整形处理，提高了本低频震动抑制方法的针对性，从而提高了低频振动抑制效果。
本申请实施例还提供了一种伺服控制器，所述伺服控制器包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行上述任一实现方式中的步骤。
本申请实施例还提供了一种可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任一实现方式中的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种低频振动抑制方法的流程示意图。
图2为本申请实施例提供的一种单频点抑振模式的流程示意图。
图3为本申请实施例提供的一种单频点抑振模式的指令处理示意图。
图4为本申请实施例提供的一种双频点抑振模式的流程示意图。
图5为本申请实施例提供的一种双频点抑振模式的指令处理示意图。
图6为本申请实施例提供的一种增强型单频点抑振模式的流程示意图。
图7为本申请实施例提供的一种增强型单频点抑振模式的指令处理示意图。
图8为本申请实施例提供的一种低频振动抑制装置的模块示意图。
图标：20-低频振动抑制装置；21-输入指令获取模块；22-指令处理模块；23-伺服控制模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
为了解决现有技术中存在的需要上位机配合进行指令的输入整形处理以抑制机械系统末端低频振动的问题，本申请实施例提供了一种低频振动抑制方法。
请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种低频振动抑制方法的流程示意图。该低频振动抑制方法的具体步骤可以如下：
步骤S12：获取运动规划后的输入指令。
本实施例中的运动规划是伺服运动控制(Servo motion control)中的步骤，伺服运动控制是指输出量能以一定准确度跟随输入量的变化而变化的自动控制方法，运动规划(Motion Planning)就是在给定的位置A与位置B之间为机器人找到一条符合约束条件的路径。这个约束可以是无碰撞、路径最短、机械功最小等。具体的案例可以是为移动机器人规划出到达指定地点的最短距离，或者是为机械臂规划出一条无碰撞的运动轨迹，从而实现物体抓取等。
具体地，步骤S12可以包括如下子步骤：
步骤S121：从上位机获取运动指令和运动参数。
可选地，本实施例中的上位机可以是运动控制器，运动控制器就是控制电动机的运行方式专用控制器：比如电动机在由行程开关控制交流接触器而实现电动机拖动物体向上运行达到指定位置后又向下运行，或者用时间继电器控制电动机正反转或转一会停一会再转一会再停。
机器人在程序控制下的运动要求编制一个运动指令，有不同的运动方式供运动指令的编辑使用，通过制定的运动方式和运动指令，机器人才会知道如何进行运动。具体地，运动指令可以是急停、设定加速度、开始运动、设定减速度、选定凸轮运动的主轴、激活凸轮运动模式、停止凸轮运动、寻边、寻原点、设定主动轴等任意能够进行运动控制的指令。
本实施例中的运动参数可以是机械系统构件的运动参数，具体可以包括增益、积分时间、惯量比、前馈、微分时间、反馈滤波、输出滤波以及陷波滤波器等伺服控制器可设置参数。
步骤S122：基于运动指令和运动参数进行运动规划后获得输入指令。
接下来执行步骤S14基于输入整形对输入指令进行处理。
步骤S14：基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对输入指令进行处理，获得输出指令。
本实施例中由伺服控制器控制的机械系统可以是机械臂、轨道车、升降装置等任意需要电机驱动的机械结构系统。
可选地，本实施例中的机械系统的振动参数可以包括抑振频率与抑制阻尼比，应当理解的是，抑振频率与抑制阻尼比的数量可以为一个或多个，由于本申请实施例提供的低频振动抑制方法可以对一个或两个频率的低频振动进行抑制，因此本实施例以抑振频率与抑制阻尼比的数量为一个或两个为例进行说明。
抑振频率是指机械系统在运动过程中产生的低频振动的固有频率，该抑振频率可以是通过传感器采集并经过上位机分析获得，通常在1-100Hz之间。
阻尼指在振动过程中，外部环境或材料内部摩擦及结构各部分之间机械咬合等引起的阻碍结构振动的力。随着阻尼力的增大，结构振动衰减速度越来越快，当阻尼力增大到使结构做自由振动时不会出现有往复振动的特性时，此时的阻尼力称为临界阻尼力。阻尼比是阻尼力和临界阻尼力的比值，它是一种衡量阻尼力大小的一个无量纲的指标。本实施例中的抑振阻尼比可以是上位机通过抑振频率计算获得，取值在0-1之间。
作为一种实施方式，本实施例中的指令处理规则可以根据抑振频率和抑振阻尼比的不同在单频点抑振模式、双频点抑振模式和增强型单频点抑振模式中切换，从而提高低频振动抑制的精确性和适用性。
具体地，单频点抑振模式、双频点抑振模式和增强型单频点抑振模式的切换方式具体可以如下：
(1)在抑振频率的数量为一个时，采用单频点抑振模式对输入指令进行处理，获得输出指令。
请参考图2和图3，图2为本申请实施例提供的一种单频点抑振模式的流程示意图，图3为本申请实施例提供的一种单频点抑振模式的指令处理示意图。图3中CMD为输入指令，g1表示指第一指令增益，t1表示第一指令延时时间，g2表示延时后的第二指令增益，CMD_Shaper表示处理后的指令，即为输出指令。该单频点抑振模式具体可以包括如下步骤：
步骤S1411:基于抑振频率确定第一振动角频率。
第一振动角频率的具体计算公式可以为：
ω1＝2πf；
其中，f为抑振频率，ω1为第一振动角频率。
步骤S1412:基于抑振阻尼比确定第一指令增益和第二指令增益。
第一指令增益和第二指令增益的具体计算公式可以分别为：
Figure BDA0002604376320000111
Figure BDA0002604376320000112
其中，ξ1为第一抑振阻尼比，e为数学常数。
步骤S1413:基于第一振动角频率和抑振阻尼比确定第一指令延时时间。
Figure BDA0002604376320000113
步骤S1414:基于第一指令增益对输入信号进行增益，获得第一增益指令。
本实施例中第一增益指令表示为CMD*g1。
步骤S1415:基于第一指令延时时间对输入信号进行延时，获得第一延时指令。
本实施例中第一延时指令表示为CMD_delay_t1。
步骤S1416:基于第二指令增益对第一延时指令进行增益，获得第二增益指令。
本实施例中第二增益指令表示为CMD_delay_t1*g2。
步骤S1417:将第一增益指令和第二增益指令相加获得输出指令。
输出指令的具体计算公式可以如下：
CMD_Shaper＝CMD*g1+CMD_delay_t1*g2
(2)在抑振频率的数量为两个，且最大频点和最小频点的抑振阻尼比大于预设比值时，采用双频点抑振模式对输入指令进行处理，获得输出指令。
可选地，本实施例中的抑振阻尼比大于预设比值可以为1.05或其他任意适用值。
请参考图4和图5，图4为本申请实施例提供的一种双频点抑振模式的流程示意图，图5为本申请实施例提供的一种双频点抑振模式的指令处理示意图。图5中CMD为输入指令，ω1、ω2分别为第一振动角频率和第二振动角频率，t2、t3、t4、t5分别表示第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间、第五指令延时时间，C表示指令与延时指令的增益值，CMD_Shaper表示处理后的指令，即为输出指令。该单频点抑振模式具体可以包括如下步骤：
步骤S1421：基于第一抑振频率确定第一振动角频率，基于第二抑振频率确定第二振动角频率。
第一振动角频率和第二振动角频率的具体计算公式可以如下：
ω1＝2πf1；
ω2＝2πf2；
其中，f1为第一抑振频率，f2为第二抑振频率。
步骤S1422：基于第一振动角频率、第二振动角频率、第一抑振阻尼比和第二抑振阻尼比确定第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间。
第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间的具体计算公式可以如下：
Figure BDA0002604376320000121
t3＝t2*2；
t4＝t2*3；
t5＝t2*4；
其中，ξ1为第一抑振阻尼比，ξ2为第二抑振阻尼比。应当理解的是，双频点抑振模式中的第一抑振频率、第一抑振阻尼比独立于与单频点抑振模式中的第一抑振频率、第一抑振阻尼比，其他类似参数同理。
步骤S1423：基于第一振动角频率、第二振动角频率、第一抑振阻尼比、第二抑振阻尼比、第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间确定第一增益矩阵。
首先计算系数矩阵A：
Figure BDA0002604376320000131
Figure BDA0002604376320000132
Figure BDA0002604376320000133
Figure BDA0002604376320000134
Figure BDA0002604376320000135
然后基于系数矩阵A和矩阵
Figure BDA0002604376320000136
计算第一增益矩阵C:
C＝A-1B。
步骤S1424：基于第一增益矩阵、第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间、第五指令延时时间和输入指令获得输出指令。
输出指令的具体计算公式可以如下：
CMD_Shaper＝CMD*C(1)+CMD_delay_t2*C(2)+CMD_delay_t3*C(3)+CMD_delay_t4*C(4)+CMD_delay_t5*C(5)；
其中，CMD_delay_t2为CMD延时t2后的指令，CMD_delay_t3为CMD延时t3后的指令，CMD_delay_t4为CMD延时t4后的指令，CMD_delay_t5为CMD延时t5后的指令。
(3)在抑振频率的数量为两个，且抑振阻尼比小于或等于预设比值时，采用增强型单频点抑振模式对输入指令进行处理，获得输出指令。
请参考图6和图7，图6为本申请实施例提供的一种增强型单频点抑振模式的流程示意图，图7为本申请实施例提供的一种增强型单频点抑振模式的指令处理示意图。图7中CMD为输入指令，ω3为第三振动角频率，t6、t7分别表示第六指令延时时间、第七指令延时时间，C表示指令与延时指令的增益值，CMD_Shaper表示处理后的指令，即为输出指令。该单频点抑振模式具体可以包括如下步骤：
步骤S1431：基于第三抑振频率和第四抑振频率确定第三振动角频率。
第三振动角频率的具体计算公式可以如下：
ω3＝π(f3+f4)；
其中，f3为第三抑振频率，f4第四抑振频率。
步骤S1432：基于第三抑振阻尼比和第四抑振阻尼比确定平均抑振阻尼比。
平均抑振阻尼比的具体计算公式可以如下：
Figure BDA0002604376320000141
其中，ξ3为第三抑振阻尼比，ξ4为第四抑振阻尼比，ξ5为平均抑振阻尼比。
步骤S1433：基于第三振动角频率和平均抑振阻尼比确定第六指令延时时间和第七指令延时时间。
第六指令延时时间和第七指令延时时间的具体计算公式可以如下：
Figure BDA0002604376320000151
t7＝t6*2。
步骤S1434：基于第三振动角频率、平均抑振阻尼比、第六指令延时时间和第七指令延时时间确定第二增益矩阵。
首先计算系数矩阵A：
Figure BDA0002604376320000152
Figure BDA0002604376320000153
Figure BDA0002604376320000154
然后基于系数矩阵A和矩阵
Figure BDA0002604376320000155
计算第二增益矩阵C：
C＝A-1B。
步骤S1435：基于第二增益矩阵、第六指令延时时间、第七指令延时时间和输入指令获得输出指令。
输出指令的计算公式可以如下：
CMD_Shaper＝CMD*C(1)+CMD_delay_t6*C(2)+CMD_delay_t7*C(3)；
其中，CMD_delay_t6为CMD延时t6后的指令，CMD_delay_t7为CMD延时t7后的指令。
步骤S16：通过伺服控制位置环基于输出指令对机械系统进行伺服控制。
可选地，除了伺服控制位置环，本实施例中还可以通过速度环、位置环和扭矩环中的至少一个进行输出指令的输出对机械系统进行伺服控制。
为了配合本实施例提供的低频振动抑制方法，本申请实施例还提供了一种低频振动抑制装置20。
请参考图8，图8为本申请实施例提供的一种低频振动抑制装置的模块示意图。
低频振动抑制装置20包括：
输入指令获取模块21，用于获取运动规划后的输入指令；
指令处理模块22，用于基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对输入指令进行处理，获得输出指令；
伺服控制模块23，用于通过伺服控制位置环基于输出指令对机械系统进行伺服控制。
可选地，输入指令获取模块21具体用于：从上位机获取运动指令和运动参数；基于运动指令和运动参数进行运动规划后获得输入指令。
可选地，低频振动抑制装置20还包括：振动参数获取模块，用于从上位机获取振动参数，振动参数包括抑振频率与抑制阻尼比。
可选地，指令处理规则包括单频点抑振模式、双频点抑振模式和增强型单频点抑振模式，指令处理模块22具体用于：在抑振频率的数量为一个时，采用单频点抑振模式对输入指令进行处理，获得输出指令；在抑振频率的数量为两个，且最大频点和最小频点的抑振阻尼比大于预设比值时，采用双频点抑振模式对输入指令进行处理，获得输出指令；在抑振频率的数量为两个，且抑振阻尼比小于或等于预设比值时，采用增强型单频点抑振模式对输入指令进行处理，获得输出指令。
可选地，指令处理模块22具体用于：基于抑振频率确定第一振动角频率；基于抑振阻尼比确定第一指令增益和第二指令增益；基于第一振动角频率和抑振阻尼比确定第一指令延时时间；基于第一指令增益对输入信号进行增益，获得第一增益指令；基于第一指令延时时间对输入信号进行延时，获得第一延时指令；基于第二指令增益对第一延时指令进行增益，获得第二增益指令；将第一增益指令和第二增益指令相加获得输出指令。
可选地，两个抑振频率包括第一抑振频率和第二抑振频率，抑振阻尼比包括第一抑振阻尼比和第二抑振阻尼比，指令处理模块22具体用于：基于第一抑振频率确定第一振动角频率，基于第二抑振频率确定第二振动角频率；基于第一振动角频率、第二振动角频率、第一抑振阻尼比和第二抑振阻尼比确定第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间；基于第一振动角频率、第二振动角频率、第一抑振阻尼比、第二抑振阻尼比、第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间确定第一增益矩阵；基于第一增益矩阵、第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间、第五指令延时时间和输入指令获得输出指令。
可选地，两个抑振频率包括第三抑振频率和第四抑振频率，抑振阻尼比包括第三抑振阻尼比和第四抑振阻尼比，指令处理模块22具体用于：基于第三抑振频率和第四抑振频率确定第三振动角频率；基于第三抑振阻尼比和第四抑振阻尼比确定平均抑振阻尼比；基于第三振动角频率和平均抑振阻尼比确定第六指令延时时间和第七指令延时时间；基于第三振动角频率、平均抑振阻尼比、第六指令延时时间和第七指令延时时间确定第二增益矩阵；基于第二增益矩阵、第六指令延时时间、第七指令延时时间和输入指令获得输出指令。
本申请实施例还提供了一种伺服控制器，所述伺服控制器包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行上述任一低频振动抑制方法中的步骤。
本申请实施例还提供了一种可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行低频振动抑制方法中的步骤。
综上所述，本申请实施例提供了一种低频振动抑制方法、装置、伺服控制器及存储介质，应用于伺服控制器，所述方法包括：获取运动规划后的输入指令；基于机械系统的振动参数，采用基于输入整形的指令处理规则对所述输入指令进行处理，获得输出指令；通过伺服控制位置环基于所述输出指令对所述机械系统进行伺服控制。
在上述实现方式中，伺服控制器采用基于输入整形的指令处理规则对输入指令进行处理后对机械系统进行伺服控制，不需要引入具有输入整形功能的上位机专门对控制指令进行处理，使伺服控制器与任意上位机配合或独立均能完成机械系统的低频振动抑制。进一步地，伺服控制器基于机械系统的振动参数对输入指令进行输入整形处理，提高了指令处理的准确性，从而增强了对机械系统的低频振动抑制效果。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也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，附图中的框图显示了根据本申请的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。因此本实施例还提供了一种可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行区块数据存储方法中任一项所述方法中的步骤。基于这样的理解，本申请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)执行本申请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。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种低频振动抑制方法，其特征在于，应用于伺服控制器，所述方法包括：
获取运动规划后的输入指令；
从上位机获取振动参数，所述振动参数包括抑振频率与抑制阻尼比；
在所述抑振频率的数量为一个时，采用单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得输出指令；
在所述抑振频率的数量为两个，且最大频点和最小频点的抑振阻尼比大于预设比值时，采用 双频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；
在所述抑振频率的数量为两个，且所述抑振阻尼比小于或等于所述预设比值时，采用增强型单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；
通过伺服控制位置环基于所述输出指令对机械系统进行伺服控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取运动规划后的输入指令，包括：
从上位机获取运动指令和运动参数；
基于所述运动指令和所述运动参数进行运动规划后获得所述输入指令。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得输出指令，包括：
基于所述抑振频率确定第一振动角频率；
基于所述抑振阻尼比确定第一指令增益和第二指令增益；
基于所述第一振动角频率和所述抑振阻尼比确定第一指令延时时间；
基于所述第一指令增益对所述输入指令进行增益，获得第一增益指令；
基于所述第一指令延时时间对所述输入指令进行延时，获得第一延时指令；
基于所述第二指令增益对所述第一延时指令进行增益，获得第二增益指令；
将所述第一增益指令和所述第二增益指令相加获得所述输出指令。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个抑振频率包括第一抑振频率和第二抑振频率，所述抑振阻尼比包括第一抑振阻尼比和第二抑振阻尼比，所述采用双频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令，包括：
基于所述第一抑振频率确定第一振动角频率，基于所述第二抑振频率确定第二振动角频率；
基于所述第一振动角频率、所述第二振动角频率、所述第一抑振阻尼比和所述第二抑振阻尼比确定第二指令延时时间、第三指令延时时间、第四指令延时时间和第五指令延时时间；
基于所述第一振动角频率、所述第二振动角频率、所述第一抑振阻尼比、所述第二抑振阻尼比、所述第二指令延时时间、所述第三指令延时时间、所述第四指令延时时间和所述第五指令延时时间确定第一增益矩阵；
基于所述第一增益矩阵、所述第二指令延时时间、所述第三指令延时时间、所述第四指令延时时间、所述第五指令延时时间和所述输入指令获得所述输出指令。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个抑振频率包括第三抑振频率和第四抑振频率，所述抑振阻尼比包括第三抑振阻尼比和第四抑振阻尼比，所述采用增强型单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，包括：
基于所述第三抑振频率和所述第四抑振频率确定第三振动角频率；
基于所述第三抑振阻尼比和所述第四抑振阻尼比确定平均抑振阻尼比；
基于所述第三振动角频率和所述平均抑振阻尼比确定第六指令延时时间和第七指令延时时间；
基于所述第三振动角频率、所述平均抑振阻尼比、所述第六指令延时时间和所述第七指令延时时间确定第二增益矩阵；
基于所述第二增益矩阵、所述第六指令延时时间、所述第七指令延时时间和所述输入指令获得所述输出指令。
6.一种低频振动抑制装置，其特征在于，应用于伺服控制器，所述装置包括：
输入指令获取模块，用于获取运动规划后的输入指令；
指令处理模块，用于从上位机获取振动参数，所述振动参数包括抑振频率与抑制阻尼比；在所述抑振频率的数量为一个时，采用单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得输出指令；在所述抑振频率的数量为两个，且最大频点和最小频点的抑振阻尼比大于预设比值时，采用 双频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；在所述抑振频率的数量为两个，且所述抑振阻尼比小于或等于所述预设比值时，采用增强型单频点抑振模式对所述输入指令进行处理，获得所述输出指令；
伺服控制模块，用于通过伺服控制位置环基于所述输出指令对机械系统进行伺服控制。
7.一种伺服控制器，其特征在于，所述伺服控制器包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行权利要求1-5中任一项所述方法中的步骤。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行权利要求1-5任一项所述方法中的步骤。
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