CN114326842A - 驱动装置的控制方法及装置、无人设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种驱动装置的控制方法及装置、无人设备的控制方法，该驱动装置的控制方法包括：确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax；基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，驱动装置的控制器通过S型位置曲线控制驱动装置的运转。本申请的技术方案能够简化路径的规划过程，降低规划算法的复杂度。

Description

驱动装置的控制方法及装置、无人设备的控制方法

技术领域

本申请涉及伺服控制技术领域，具体涉及一种驱动装置的控制方法及装置、无人设备的控制方法。

背景技术

伺服控制是指对物体运动的位置、速度以及加速度等变化量进行的控制，这种控制被广泛应用于各种定位、速度控制等场合，以使得物体的运动过程满足用户需求或特定目的。常用的伺服控制方式是速度控制方式，速度控制方式是通过控制电机的转速进而控制物体运动的速度。速度控制方式中最常采用的是S型速度曲线，即控制电机转速按照S型速度曲线进行变化，这样可以保证物体的运动过程平稳地进行，避免物体在运动过程中出现较大的抖动。但是，这种采用S型速度曲线的速度控制方式对传感器的精度要求较高，且需要复杂的计算过程来精确地控制电机的实际转速，以保证物体平稳地运动到目标位置并停止。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种驱动装置的控制方法、无人设备的控制方法及装置，能够简化路径的规划过程，降低规划算法的复杂度。

第一方面，本申请的实施例提供了一种驱动装置的控制方法，包括：确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax；基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，驱动装置的控制器通过S型位置曲线控制驱动装置的运转。

在本申请某些实施例中，驱动装置包括电机，初始位置包括电机的初始角度Y1，目标位置包括电机的目标角度Y2。

在本申请某些实施例中，基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，包括：基于控制周期T和运行时间Tmax确定控制周期的个数Tmax/T；基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，其中，第1至第Tmax/2T个周期对应的角度的变化率是递增的，第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期对应的角度的变化率是递减的；基于第1至第Tmax/T个周期对应的角度规划S型位置曲线。

在本申请某些实施例中，基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，包括：基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D；基于第一增量D确定第二增量a(n)，a(n)＝a(n-1)+D，其中，1≤n≤Tmax/2T，a(1)为预设的初始第二增量；根据公式A(n)＝A(n-1)+a(n)确定第n个控制周期的角度A(n)。

在本申请某些实施例中，控制周期的个数Tmax/T为偶数，其中，基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，还包括：确定第Tmax/2T+1个周期对应的角度为A(Tmax/2T)+a(Tmax/2T)；根据公式A(m)＝A(m-1)+a(m)确定第m个控制周期的角度A(m)，其中，a(m)＝a(m-1)-D，Tmax/2T+1＜m≤Tmax/T。

在本申请某些实施例中，a(1)为0，其中，基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D，包括：基于公式D＝(Y2-Y1)/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]确定第一增量D。

第二方面，本申请的实施例提供了一种无人设备的控制方法，包括：根据如第一方面所述的驱动装置的控制方法规划S型位置曲线；根据S型位置曲线控制无人设备的驱动装置运转。

在本申请某些实施例中，无人设备为无人机，驱动装置用于调整无人机的转向，或者，无人设备为无人车，驱动装置用于调整无人车的车轮转向。

在本申请某些实施例中，根据S型位置曲线控制无人设备的驱动装置运转，包括：检测驱动装置在当前周期的实际位置；确定实际位置与S型位置曲线上的当前周期的理论位置的差值；基于差值调整驱动装置的运转速度，以使得驱动装置在运行时间期满时到达目标位置。

第三方面，本申请的实施例提供了一种驱动装置的控制装置，包括：第一确定模块，用于确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax；规划模块，用于基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，驱动装置的控制器通过S型位置曲线控制驱动装置的运转。

第四方面，本申请的实施例提供了一种无人设备的控制装置，包括：第一确定模块，用于确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax；规划模块，用于基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线；控制模块，用于根据S型位置曲线控制无人设备的驱动装置运转。

第五方面，本申请的实施例提供了一种无人设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，处理器用于执行上述第一方面所述的驱动装置的控制方法，或执行第二方面所述的无人设备的控制方法。

第六方面，本申请的实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于执行上述第一方面所述的驱动装置的控制方法，或执行第二方面所述的无人设备的控制方法。

本申请实施例提供了一种驱动装置的控制方法、无人设备的控制方法及装置，通过基于位置曲线控制驱动装置的运转，代替基于速度曲线控制驱动装置的运转，可以有效地保证驱动装置在目标位置停下，避免基于速度曲线的控制方法容易出现驱动装置停止的位置偏离目标位置的情况。而且，通过设置S型位置曲线，可以保证物体平稳地从初始位置运动到目标位置，避免物体出现晃动或抖动的情况。此外，本申请实施例基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线可以简化路径的规划过程，降低规划算法的复杂度。

附图说明

图1所示为本申请一示例性实施例提供的驱动装置的控制系统的系统架构示意图。

图2所示为本申请一示例性实施例提供的驱动装置的控制方法的流程示意图。

图3所示为本申请另一示例性实施例提供的驱动装置的控制方法的流程示意图。

图4所示为采用本申请一实施例提供的驱动装置的控制方法得到的S型位置曲线的示意图。

图5所示为本申请一示例性实施例提供的伺服控制系统的总体控制框图。

图6所示为本申请一示例性实施例提供的无人设备的控制方法的流程示意图。

图7所示为本申请一示例性实施例提供的驱动装置的控制装置的结构示意图。

图8所示为本申请一示例性实施例提供的无人设备的控制装置的结构示意图。

图9所示为本申请一示例性实施例提供的用于执行驱动装置的控制方法或无人设备的控制方法的无人设备的框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

申请概述

伺服控制中的速度控制可以控制电机按照给定的速度指令进行运转，其应用场合包括需要快速响应的连续调速系统等。例如在工业生产过程中，可以通过伺服控制系统控制物体从初始位置运动到目标位置，为了保证物体的运动过程平稳，需要对物体运动的开始阶段和结束阶段进行合理的速度控制，以避免物体晃动进而影响生产过程。通常按照S型速度曲线控制电机的转速，可以有效地保证物体从初始位置平稳地运动到目标位置并在目标位置平稳地停止。

S型速度曲线的生成过程需要将目标位置(或目标角度)转换成速度对时间的积分。通过控制速度的输出生成一条S型速度曲线，该生成过程的算法较为复杂。而且，在按照S型速度曲线控制电机运转的过程中，需要定期检测电机的实际转速，因为位移是速度在一个时间段上的积分，所以即使电机转速稍偏离S型速度曲线，也很难保证物体在目标位置停止。而一般的传感器测得的转速与电机的实际转速会有偏差，偏差的存在会导致后续的指令不准确。

通常需要利用高精度的传感器检测电机的实际转速，当实际转速偏离S型速度曲线时，会根据一定的计算公式调整电机的后续转速，以保证物体能够在目标位置停止。这个计算公式一般比较复杂，例如电机后续转速的确定需要考虑传感器测得的实际转速与S型速度曲线上规划的转速之差以及电机当前的角度，这导致计算公式的设计复杂，难度较大。

综上，利用S型速度曲线控制物体的运动存在对传感器精度要求高，以及计算公式复杂等问题。

示例性系统

图1所示为本申请一示例性实施例提供的驱动装置的控制系统100的系统架构示意图，其示出了一种对驱动装置进行路径规划的应用场景。驱动装置的控制系统100包括计算机设备110以及驱动装置120。

计算机设备110可以是手机、平板、笔记本、台式机等设备，驱动装置120可以包括电机。计算机设备110可以根据规划好的S型位置曲线控制驱动装置120运转，以使得驱动装置120从初始位置平稳地运动至目标位置。

计算机设备110可以根据驱动装置120的初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线规划。或者，计算机设备110可以从其他计算机设备获取S型位置曲线。

在一实施例中，计算机设备110和驱动装置120可以为无人设备的组成部分。无人设备可以是无人车、无人机等设备，计算机设备110可以是无人设备中的控制器，例如位置控制器。

需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本申请的精神和原理而示出，本申请的实施例并不限于此。相反，本申请的实施例可以应用于可能适用的任何场景。

示例性方法

图2所示为本申请一示例性实施例提供的驱动装置的控制方法的流程示意图。图2的方法可由计算机设备执行。如图2所示，该驱动装置的控制方法包括如下内容。

210：确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax。

具体地，驱动装置可以通过自身的位置变化驱动物体的位置变化，即驱动装置的位置变化与待驱动物体的位置变化存在一定的对应关系。驱动装置的初始位置和目标位置可以是人为设置的。或者，驱动装置的初始位置和目标位置是计算机设备根据待驱动物体的初始位置与目标位置基于上述对应关系确定的。

驱动装置可以包括电机、螺杆或推杆等结构。当驱动装置包括电机(或螺杆)时，驱动装置的位置可以指电机(或螺杆)转动的角度，当驱动装置包括推杆时，驱动装置的位置可以指推杆移动的距离。

驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax可以是根据实际情况和需要预先设置的。例如在刹车场景下，驱动装置对应的运行时间不能太长，否则难以及时刹车，容易出现交通事故。

220：基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，驱动装置的控制器通过S型位置曲线控制驱动装置的运转。

具体地，驱动装置的控制器，用于控制驱动装置的运动，如控制驱动装置的运动时间、运动速度、运动位置等。计算机设备可以根据初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线。

计算机设备可以是驱动装置的控制器。或者，计算机设备与驱动装置的控制器通信连接，并将规划好的S型位置曲线发送至驱动装置的控制器，便于控制器基于该S型位置曲线控制驱动装置的运转。

S型位置曲线是光滑的曲线，通过S型位置曲线控制驱动装置的位置变化，可以保证驱动装置的位置变化是平稳的，进而保证待驱动物体的运动过程是平稳的。因此，S型位置曲线的规划过程可以看作是对驱动装置的运动路径进行规划的过程。

在一实施例中，计算机设备可以构建位置-时间坐标系，并根据初始位置A(0)、目标位置A(Tmax)和运行时间Tmax在位置-时间坐标系中确定两个点，(0,A(0))和(Tmax,A(Tmax))，进而在这两个点之间规划S型位置曲线。例如，可以提前设置一个模板S型位置曲线，并对该模板S型位置曲线进行缩放，以使得缩放后的S型位置曲线的两端分别与上述两个点(0,A(0))和(Tmax,A(Tmax))重合，如此可以得到规划的S型位置曲线。

S型位置曲线可以包括两个部分，第一部分的位置变化率是加快的，第二部分的位置变化率是降低的。例如第一部分开始时的位置变化率可以为0，然后连续增加至一定值，第二部分的位置变化率从该一定值开始连续降低，在第二部分结束时的位置变化率可以为0。这样可以保证驱动装置在开始运动时和结束运动时的速度为0，且速度变化缓慢，从而可以避免物体出现抖动。而且保证驱动装置在结束运动时的速度为0，可以提高物体停留在目标位置的准确度。S型位置曲线的两个部分对应的时间可以是相等的，也可以是不等的，且可以根据实际需要进行设置。

本申请实施例提供了一种驱动装置的控制方法，通过基于位置曲线控制驱动装置的运转，代替基于速度曲线控制驱动装置的运转，可以有效地保证驱动装置在目标位置停下，避免基于速度曲线的控制方法容易出现驱动装置停止的位置偏离目标位置的情况。而且，通过设置S型位置曲线，可以保证物体平稳地从初始位置运动到目标位置，避免物体出现晃动或抖动的情况。此外，本申请实施例基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线可以简化路径的规划过程，降低规划算法的复杂度。

根据本申请一实施例，驱动装置包括电机，初始位置包括电机的初始角度Y1，目标位置包括电机的目标角度Y2。

电机的运转是通过转动实现的，因此电机的位置可以用转动的角度表示。在其他实施例中，驱动装置的运转可以通过移动实现，此时驱动装置的位置可以用移动的长度表示。

为了描述的方便，下文以驱动装置包括电机为例，对本申请实施例的技术方案进行详细说明，其他类型的驱动装置与电机类似，为避免重复，不再赘述。

具体地，电机的初始角度Y1和目标角度Y2可以根据实际需要进行设置。电机和控制电机运转的控制器可属于伺服控制系统的一部分。

根据本申请一实施例，基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，包括：基于控制周期T和运行时间Tmax确定控制周期的个数Tmax/T；基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，其中，第1至第Tmax/2T个周期对应的角度的变化率是递增的，第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期对应的角度的变化率是递减的；基于第1至第Tmax/T个周期对应的角度规划S型位置曲线。

具体地，控制周期T可以是用户预先设置的，针对不同的场景，控制周期T可以不同。控制周期T越短，S型位置曲线的规划过程就越繁琐，得到的S型位置曲线就越细致、平滑。通过细致且平滑的S型位置曲线控制电机的运转，可以保证电机从初始角度平稳地旋转到目标角度并在目标角度停止旋转，进而可以保证待驱动物体从初始位置平稳地运动到目标位置并在目标位置停止运动。控制周期T越长，S型位置曲线的规划过程就越简单，可以提高路径规划的效率。因此，可以根据实际情况(如待驱动物体对运动平稳性的需求)选择合适的控制周期。

计算机设备可以基于控制周期T和运行时间Tmax确定控制周期的个数Tmax/T，并基于一定的算法确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度。基于第0至第Tmax/T个周期对应的角度可以确定第0至第Tmax/T个周期在位置-时间坐标系中对应的点的坐标，进而可以基于第0至第Tmax/T个周期在位置-时间坐标系中对应的点的坐标确定S型位置曲线。第0个周期对应的点的坐标为(0,A(0))，A(0)是初始角度Y1，第Tmax/T个周期对应的点的坐标为(Tmax,A(Tmax))，A(Tmax)是目标角度。

第1至第Tmax/2T个周期对应的角度的变化率是递增的，第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期对应的角度的变化率是递减的，这样可以使得基于第1至第Tmax/T个周期对应的角度规划的位置曲线为S型。

在第1至第Tmax/2T个周期，电机的转速是不断增大的，因此可以称为加速度运动；在第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期，电机的转速是不断减小的，因此可以称为减速度运动。通过加速度运动结合减速度运动，可以保证电机在运行时间Tmax结束时准确平稳地停在目标位置。

在一实施例中，角度变化率递增的时间与角度变化率递减的时间相等，这样可以保证S型位置曲线相对于曲线中心点呈中心对称图形，如此可以进一步优化电机的转动过程，保证电机在开始运动时和结束运动时都比较平稳。

根据本申请一实施例，基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，包括：基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D；基于第一增量D确定第二增量a(n)，a(n)＝a(n-1)+D，其中，1≤n≤Tmax/2T，a(1)为预设的初始第二增量；根据公式A(n)＝A(n-1)+a(n)确定第n个控制周期的角度A(n)。

具体地，为了实现第1至第Tmax/2T个周期对应的角度的变化是由小到大且连续的，可以使第n个周期对应的角度A(n)在第n-1个周期对应的角度A(n-1)基础上多个增量a(n)，即A(n)＝A(n-1)+a(n)。此外，为了保证第1至第Tmax/2T个周期对应的角度的变化率是连续递增的，可以将增量a(n)设置成变量，例如，第n个周期对应的增量a(n)在第n-1个周期对应的增量a(n-1)基础上多个增量D，即a(n)＝a(n-1)+D。当D为固定值时，S型位置曲线在第1至第Tmax/2T个周期内所呈现的电机转速的变化过程是匀加速过程。

在一实施例中，第Tmax/2T个周期对应的角度与初始角度Y1的差值可以为目标角度Y2与初始角度Y1差值的一半，这样可以保证加速的时间和减速的时间对等，实现电机运动过程的稳定。基于初始角度Y1(A(0))、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D，具体可以是基于公式D＝[(Y2-Y1)-2a(1)*Tmax/2T]/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]确定第一增量D。

例如，基于公式A(n)＝A(n-1)+a(n)和a(n)＝a(n-1)+D可知，第1个周期对应的角度A(1)＝A(0)+a(1)，第2个周期对应的角度A(2)＝A(1)+a(2)＝A(0)+2a(1)+D，第3个周期对应的角度A(3)＝A(2)+a(3)＝A(0)+3a(1)+D+2D，第4个周期对应的角度A(4)＝A(3)+a(4)＝A(0)+4a(1)+D+2D+3D，……。

如此，第Tmax/2T个周期对应的角度为：

A(Tmax/2T)＝A(Tmax/2T-1)+a(Tmax/2T)＝A(0)+a(1)*Tmax/2T+D+2D+3D+……+(Tmax/2T-1)*D。

对上述公式进行变换，可得：

D＝[A(Tmax/2T)-A(0)-a(1)*Tmax/2T]/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)/2]＝[(Y2-Y1)-2a(1)*Tmax/2T]/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]。

基于确定的第一增量D、初始第二增量a(1)、初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T，通过公式a(n)＝a(n-1)+D以及A(n)＝A(n-1)+a(n)可以确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，其中1≤n≤Tmax/2T。

根据本申请一实施例，控制周期的个数Tmax/T为偶数，通过调节运行时间Tmax和控制周期T可以使得控制周期的个数为偶数。将控制周期设置为偶数，可以保证加速的时间和减速的时间对等，便于实现电机运动过程的稳定。

在本实施例中，基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，还包括：确定第Tmax/2T+1个周期对应的角度为A(Tmax/2T)+a(Tmax/2T)；根据公式A(m)＝A(m-1)+a(m)确定第m个控制周期的角度A(m)，其中，a(m)＝a(m-1)-D，Tmax/2T+1＜m≤Tmax/T。

具体地，m等于n。为了保证电机在整个运行时间Tmax内运动过程的稳定性，可以使得加速的时间和减速的时间相等。进一步地，还可以使得第1至第Tmax/2T个周期中第i个周期对应的角度变化率与第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期中第j个周期对应的角度变化率在数值上相等，在方向上相反，其中，1≤i＜Tmax/2T，Tmax/2T+1＜j≤Tmax/T，且i+j＝Tmax/T+1。这样，可以使得加速过程和减速过程对应的角度变化程度一致，可以进一步保证电机在整个运行时间Tmax内运动过程的稳定性。

例如，第Tmax/2T个周期对应的角度变化率为[A(Tmax/2T)-A(Tmax/2T-1)]/T＝a(Tmax/2T)/T，通过将第Tmax/2T+1个周期对应的角度确定为A(Tmax/2T)+a(Tmax/2T)，可以使得第Tmax/2T+1个周期对应的角度变化率为[A(Tmax/2T+1)-A(Tmax/2T)]/T＝a(Tmax/2T)/T。即第Tmax/2T个周期对应的角度变化率等于第Tmax/2T+1个周期对应的角度变化率，这样，S型位置曲线在第Tmax/2T个周期至第Tmax/2T+1个周期内所呈现的电机转速是匀速变化的。

在第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期中，可根据公式A(m)＝A(m-1)+a(m)确定第m个控制周期的角度A(m)，其中，a(m)＝a(m-1)-D，Tmax/2T+1＜m≤Tmax/T。

具体地，在第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期中，第j个周期的a(j)相对于上一周期的a(j-1)是减小了D，而在第1至第Tmax/2T个周期中，第i个周期的a(i)相对于上一周期的a(i-1)是增加了D，这样可以保证S型位置曲线相对于曲线中心点呈中心对称图形。例如，第j＝Tmax/2T+2个周期对应的角度变化率为[A(Tmax/2T+2)-A(Tmax/2T+1)]/T＝a(Tmax/2T+2)/T＝[a(Tmax/2T+1)-D]/T，第i＝Tmax/2T-1个周期对应的角度变化率为[A(Tmax/2T-1)-A(Tmax/2T-2)]/T＝a(Tmax/2T-1)/T＝[a(Tmax/2T)-D]/T＝[a(Tmax/2T+1)-D]/T，即第j＝Tmax/2T+2个周期对应的角度变化率等于第i＝Tmax/2T-1个周期对应的角度变化率。

本实施例通过将第1至第Tmax/2T个周期中的每个周期对应的第二增量a(n)相对于上一周期增加D，将第Tmax/2T+2至第Tmax/T个周期中的每个周期对应的第二增量a(m)相对于上一周期减小D，并将中间第Tmax/2T+1周期对应的第二增量设置为与第Tmax/2T个周期的相等(即a(Tmax/2T)＝a(Tmax/2T+1))，可以保证S型位置曲线相对于曲线中心点呈中心对称图形，其可以保证在第1个周期和最后一个周期转速的变化率相等，保证电机在开始运动时和结束运动时都比较平稳。

根据本申请一实施例，a(1)为0，其中，基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D，包括：基于公式D＝(Y2-Y1)/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]确定第一增量D。

具体地，a(1)可以根据实际需要设置成不同的数值。当a(1)设为0时，可以简化计算过程。例如，当a(1)＝0时，D的确定公式简化为D＝(Y2-Y1)/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]。在一些实施例中，初始角度Y1也可以设为0，如此可以进一步简化计算过程。

可选地，在其他实施例中，增量D也可以是随周期不断变化的变量，通过对变量D的设置，可以实现S型位置曲线中包括多个S型线段，各个S型线段之间可以平滑过渡，这样可以使得电机转动的过程按照加加速、匀加速、减加速、匀速、加减速、匀减速以及减减速进行，如此可以显著地提高电机转动的稳定性。

图3所示为本申请另一示例性实施例提供的驱动装置的控制方法的流程示意图。3实施例是图2实施例的例子，为避免重复，相同之处不再赘述。如图3所示，该驱动装置的控制方法包括如下内容。

310：确定电机的初始角度Y1和目标角度Y2，以及电机从初始角度Y1运动到目标角度Y2的运行时间Tmax。

初始角度Y1、目标角度Y2以及运行时间Tmax均可以根据实际需要进行确定。

320：基于控制周期T和运行时间Tmax确定控制周期的个数Tmax/T。

控制周期T可以根据实际需要进行设置。在一实施例中，可对控制周期T进行选择以保证控制周期的个数Tmax/T为偶数，这样可以保证最终规划的S型位置曲线相对于曲线中心点呈中心对称图形。

330：基于初始角度Y1、目标角度Y2、控制周期的个数Tmax/T以及公式D＝(Y2-Y1)/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]确定第一增量D。

第一增量D可用于确定不同周期对应的角度。

340：基于第一增量D确定第二增量a(n)＝a(n-1)+D，其中，1≤n≤Tmax/2T，a(1)＝0，并根据公式A(n)＝A(n-1)+a(n)确定第1至第Tmax/2T个周期对应的角度。

具体地，初始角度Y1可以用A(0)表示，A(1)＝A(0)+a(1)＝Y1。

350：确定第Tmax/2T+1个周期对应的角度为A(Tmax/2T)+a(Tmax/2T)。

第Tmax/2T+1个周期对应的第二增量a(Tmax/2T+1)不是在a(Tmax/2T)的基础上增加D，而是与a(Tmax/2T)相等。如此可以保证在中间时间段(第Tmax/2T至Tmax/2T+1周期)角度的变化是平稳的，如匀速的。

360：根据公式A(m)＝A(m-1)+a(m)确定第Tmax/2T+2至第Tmax/T个周期对应的角度，其中，a(m)＝a(m-1)-D，Tmax/2T+1＜m≤Tmax/T。

第1至第Tmax/2T个周期中的每个周期对应的第二增量a(n)相对于上一周期增加D，第Tmax/2T+2至第Tmax/T个周期中的每个周期对应的第二增量a(m)相对于上一周期减小D，这样可以保证S型位置曲线相对于曲线中心点呈中心对称图形，其可以使得加速过程和减速过程对应的角度变化程度一致，可以保证电机在整个运行时间Tmax内运动过程的稳定性。如可以保证第1个周期和最后一个周期转速的变化率相等，保证电机在开始运动时和结束运动时都比较平稳。

370：基于第1至第Tmax/T个周期对应的角度规划S型位置曲线。

具体地，基于第1至第Tmax/T个周期对应的角度可以确定基于第1至第Tmax/T个周期在位置-时间坐标系中对应的点的坐标，进而可以基于第0至第Tmax/T个周期在位置-时间坐标系中对应的点的坐标确定S型位置曲线。

图4所示为采用本申请一实施例提供的驱动装置的控制方法得到的S型位置曲线的示意图。图4的纵坐标为角度(单位可为度)，横坐标为时间(单位可为秒)。如图4所示，S型位置曲线相对于曲线中心点呈中心对称图形，S型位置曲线前半部分为加速过程，后半部分为减速过程，且S型位置曲线较为光滑。图4所示的S型位置曲线的初始角度为0，目标角度为100，运行时间为0.1，控制周期为0.001。

本申请实施例提供的驱动装置的控制方法算法简单，方便编写与移植。基于本申请实施例提供的驱动装置的控制方法得到的S型位置曲线可以在对测速精度要求不是特别高的伺服系统上达到较好的路径规划作用，且程序执行时间短，计算量小。

图5所示为本申请一示例性实施例提供的伺服控制系统的总体控制框图。如图5所示，伺服控制系统的控制器可以基于目标位置生成S型位置曲线，并将S型位置曲线传输给位置环，转速环(或速度环)根据位置环输出的位置信号调整转速信号，电流环根据转速环输出的转速信号调整电流信号，电压控制部件根据电流信号可以向电机输入对应的电压，进而控制电机按照S型位置曲线上的位置(角度)与时间的关系进行转动。电机可以将自身实际的位置出输给位置环，实际的转速传输给转速环，实际的电流传输给电流环。当实际位置与S型位置曲线上的位置有偏差时，转速环可以基于位置偏差并通过常规的PID(Proportion Integration Differentiation)算法调节电机的实际转速，以使得电机的实际位置与S型位置曲线上的位置保持一致，从而可以保证电机在目标位置停止转动。

S型速度曲线是施加在转速环上，相当于对转速进行操作，而在本实施例中，S型位置曲线是施加在位置环上，相当于对位置(角度)进行操作。通过基于S型位置曲线直接对电机转动的位置进行控制，可以有效地保证电机能够运动到目标位置并在目标位置停下。此外，在根据S型速度曲线控制电机运转的过程中，转速环一般采用特殊的PID算法，算法较为复杂，而在根据本申请实施例提供的S型位置曲线控制电机运转的过程中，转速环可以采用常规的PID算法，算法较为简单。

图6所示为本申请一示例性实施例提供的无人设备的控制方法的流程示意图。图6的方法可由无人设备的控制器执行。如图6所示，该无人设备的控制方法包括如下内容。

610：规划S型位置曲线。

具体地，可以采用上述的驱动装置的控制方法规划S型位置曲线，为避免重复，此处不再赘述。

620：根据S型位置曲线控制无人设备的驱动装置运转。

具体地，驱动装置可以包括电机。无人设备的控制器可以按照S型位置曲线控制电机转动，保证电机在转动过程中，其转动位置的变化可以与S型位置曲线上的一致。

本申请实施例提供了一种无人设备的控制方法，通过基于位置曲线控制驱动装置的运转，代替基于速度曲线控制驱动装置的运转，可以有效地保证驱动装置在目标位置停下，避免基于速度曲线的控制方法容易出现驱动装置停止的位置偏离目标位置的情况。而且，通过设置S型位置曲线，可以保证物体平稳地从初始位置运动到目标位置，避免物体出现晃动或抖动的情况。此外，本申请实施例基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线可以简化路径的规划过程，降低规划算法的复杂度。

根据本申请一实施例，无人设备为无人机，驱动装置用于调整无人机的转向，或者，无人设备为无人车，驱动装置用于调整无人车的车轮转向。

具体地，无人机的转向对无人机后续的飞行以及作业具有重要的影响，因此提高无人机转动到目标位置的精确度是至关重要的。采用本申请实施例的S型位置曲线来控制电机的转动，进而控制无人机的转向，可以提高无人机转动到目标位置的精确度。类似地，无人车的车轮转向对于后续驾驶也有重要的影响，准确的转向可以降低发生车祸的风险，采用本申请实施例的S型位置曲线来控制电机的转动，进而控制无人车的车轮转向，可以提高无人车的驾驶安全性。当然本申请实施例提供的驱动装置的控制方法以及S型位置曲线也可以用于其他需要控制驱动装置平稳准确地运动到目标位置的领域。

根据本申请一实施例，根据S型位置曲线控制无人设备的驱动装置运转，包括：检测驱动装置在当前周期的实际位置；确定实际位置与S型位置曲线上的当前周期的理论位置的差值；基于差值调整驱动装置的运转速度，以使得驱动装置在运行时间期满时到达目标位置。

具体地，可以通过位置传感器实时检测电机当前的实际位置。无人机的控制器可以根据位置传感器检测到的电机在当前周期的实际位置，确定实际位置与S型位置曲线上的当前周期的理论位置的差值。控制器可以基于差值利用常规的PID算法调节电机的实际转速，以使得电机在运行时间期满时到达目标位置。

采用S型位置曲线控制电机的转动位置，可以常规的PID算法调节电机的实际转速，降低了控制过程的算法复杂度。

示例性装置

图7所示为本申请一示例性实施例提供的驱动装置的控制装置700的结构示意图。如图7所示，驱动装置的控制装置700包括：第一确定模块710以及规划模块720。

第一确定模块710用于确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax；规划模块720用于基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，驱动装置的控制器通过S型位置曲线控制驱动装置的运转。

本申请实施例提供了一种驱动装置的控制装置，通过基于位置曲线控制驱动装置的运转，代替基于速度曲线控制驱动装置的运转，可以有效地保证驱动装置在目标位置停下，避免基于速度曲线的控制方法容易出现驱动装置停止的位置偏离目标位置的情况。而且，通过设置S型位置曲线，可以保证物体平稳地从初始位置运动到目标位置，避免物体出现晃动或抖动的情况。此外，本申请实施例基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线可以简化路径的规划过程，降低规划算法的复杂度。

根据本申请一实施例，驱动装置包括电机，初始位置包括电机的初始角度Y1，目标位置包括电机的目标角度Y2。

根据本申请一实施例，规划模块720用于：基于控制周期T和运行时间Tmax确定控制周期的个数Tmax/T；基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，其中，第1至第Tmax/2T个周期对应的角度的变化率是递增的，第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期对应的角度的变化率是递减的；基于第1至第Tmax/T个周期对应的角度规划S型位置曲线。

根据本申请一实施例，规划模块720用于：基于初始角度Y1、目标角度Y2和控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D；基于第一增量D确定第二增量a(n)，a(n)＝a(n-1)+D，其中，1≤n≤Tmax/2T，a(1)为预设的初始第二增量；根据公式A(n)＝A(n-1)+a(n)确定第n个控制周期的角度A(n)。

根据本申请一实施例，控制周期的个数Tmax/T为偶数，规划模块720还用于：确定第Tmax/2T+1个周期对应的角度为A(Tmax/2T)+a(Tmax/2T)；根据公式A(m)＝A(m-1)+a(m)确定第m个控制周期的角度A(m)，其中，a(m)＝a(m-1)-D，Tmax/2T+1＜m≤Tmax/T。

根据本申请一实施例，a(1)为0，其中，规划模块720用于基于公式D＝(Y2-Y1)/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]确定第一增量D。

应当理解，上述实施例中的第一确定模块710以及规划模块720的操作和功能可以参考上述图2或图3实施例中提供的驱动装置的控制方法中的描述，为了避免重复，在此不再赘述。

图8所示为本申请一示例性实施例提供的无人设备的控制装置800的结构示意图。如图8所示，无人设备的控制装置800包括：第一确定模块810、规划模块820以及控制模块830。

第一确定模块810用于确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax；规划模块820用于基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线；控制模块830用于根据S型位置曲线控制无人设备的驱动装置运转。

第一确定模块810和规划模块820的具体结构和功能可以参考上述的驱动装置的控制装置700中的第一确定模块710和规划模块720。

在一实施例中，控制模块830可以是驱动装置的控制器。

本申请实施例提供了一种无人设备的控制装置，通过基于位置曲线控制驱动装置的运转，代替基于速度曲线控制驱动装置的运转，可以有效地保证驱动装置在目标位置停下，避免基于速度曲线的控制方法容易出现驱动装置停止的位置偏离目标位置的情况。而且，通过设置S型位置曲线，可以保证物体平稳地从初始位置运动到目标位置，避免物体出现晃动或抖动的情况。此外，本申请实施例基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线可以简化路径的规划过程，降低规划算法的复杂度。

根据本申请一实施例，无人设备为无人机，驱动装置用于调整无人机的转向，或者，无人设备为无人车，驱动装置用于调整无人车的车轮转向。

根据本申请一实施例，控制模块820用于：检测驱动装置在当前周期的实际位置；确定实际位置与S型位置曲线上的当前周期的理论位置的差值；基于差值调整驱动装置的运转速度，以使得驱动装置在运行时间期满时到达目标位置。

应当理解，上述实施例中的第一确定模块810、规划模块820以及控制模块830的操作和功能可以参考上述图6实施例中提供的无人设备的控制方法中的描述，为了避免重复，在此不再赘述。

图9所示为本申请一示例性实施例提供的用于执行驱动装置的控制方法或无人设备的控制方法的无人设备900的框图。

参照图9，无人设备900包括处理组件910，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器920所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件910执行的指令，例如应用程序。存储器920中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件910被配置为执行指令，以执行上述驱动装置的控制方法，或无人设备的控制方法。在一实施例中，无人设备可以是无人机或无人车。

无人设备900还可以包括一个电源组件被配置为执行无人设备900的电源管理，一个有线或无线网络接口被配置为将无人设备900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口。可以基于存储在存储器920的操作系统操作无人设备900，例如Windows Server^TM，Mac OSX^TM，Unix^TM，Linux^TM，FreeBSD^TM或类似。

一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由上述无人设备900的处理器执行时，使得上述无人设备900能够执行一种驱动装置的控制方法，或无人设备的控制方法。驱动装置的控制方法包括：确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及驱动装置从初始位置运动到目标位置的运行时间Tmax；基于初始位置、目标位置和运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，驱动装置的控制器通过S型位置曲线控制驱动装置的运转。无人设备的控制方法包括：采用上述实施例提供的驱动装置的控制方法规划S型位置曲线；根据S型位置曲线控制无人设备的驱动装置运转。

上述所有可选技术方案，可采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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。例如，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，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，在本申请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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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校验码的介质。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种驱动装置的控制方法，其特征在于，包括：

确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及所述驱动装置从所述初始位置运动到所述目标位置的运行时间Tmax；

基于所述初始位置、所述目标位置和所述运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，所述驱动装置的控制器通过所述S型位置曲线控制所述驱动装置的运转。

2.根据权利要求1所述的驱动装置的控制方法，其特征在于，所述驱动装置包括电机，所述初始位置包括所述电机的初始角度Y1，所述目标位置包括所述电机的目标角度Y2。

3.根据权利要求2所述的驱动装置的控制方法，其特征在于，所述基于所述初始位置、所述目标位置和所述运行时间Tmax规划S型位置曲线，包括：

基于控制周期T和所述运行时间Tmax确定控制周期的个数Tmax/T；

基于所述初始角度Y1、所述目标角度Y2和所述控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，其中，所述第1至第Tmax/2T个周期对应的角度的变化率是递增的，所述第Tmax/2T+1至第Tmax/T个周期对应的角度的变化率是递减的；

基于所述第1至第Tmax/T个周期对应的角度规划所述S型位置曲线。

4.根据权利要求3所述的驱动装置的控制方法，其特征在于，所述基于所述初始角度Y1、所述目标角度Y2和所述控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，包括：

基于所述初始角度Y1、所述目标角度Y2和所述控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D；

基于所述第一增量D确定第二增量a(n)，a(n)＝a(n-1)+D，其中，1≤n≤Tmax/2T，a(1)为预设的初始第二增量；

根据公式A(n)＝A(n-1)+a(n)确定第n个控制周期的角度A(n)。

5.根据权利要求4所述的驱动装置的控制方法，其特征在于，所述控制周期的个数Tmax/T为偶数，其中，

所述基于所述初始角度Y1、所述目标角度Y2和所述控制周期的个数Tmax/T确定第1至第Tmax/T个周期对应的角度，还包括：

确定所述第Tmax/2T+1个周期对应的角度为A(Tmax/2T)+a(Tmax/2T)；

根据公式A(m)＝A(m-1)+a(m)确定第m个控制周期的角度A(m)，其中，a(m)＝a(m-1)-D，Tmax/2T+1＜m≤Tmax/T。

6.根据权利要求4所述的驱动装置的控制方法，其特征在于，所述a(1)为0，其中，

所述基于所述初始角度Y1、所述目标角度Y2和所述控制周期的个数Tmax/T确定第一增量D，包括：

基于公式D＝(Y2-Y1)/[(Tmax/2T-1)*(Tmax/2T)]确定所述第一增量D。

7.一种无人设备的控制方法，其特征在于，包括：

根据如权利要求1至6中任一项所述的驱动装置的控制方法规划S型位置曲线；

根据所述S型位置曲线控制所述无人设备的驱动装置运转。

8.根据权利要求7所述的无人设备的控制方法，其特征在于，所述根据所述S型位置曲线控制所述无人设备的驱动装置运转，包括：

检测所述驱动装置在当前周期的实际位置；

确定所述实际位置与所述S型位置曲线上的所述当前周期的理论位置的差值；

基于所述差值调整所述驱动装置的运转速度，以使得所述驱动装置在运行时间期满时到达目标位置。

9.一种驱动装置的控制装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定驱动装置的初始位置和目标位置，以及所述驱动装置从所述初始位置运动到所述目标位置的运行时间Tmax；

规划模块，用于基于所述初始位置、所述目标位置和所述运行时间Tmax规划S型位置曲线，其中，所述驱动装置的控制器通过所述S型位置曲线控制所述驱动装置的运转。

10.一种无人设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器，

其中，所述处理器用于执行上述权利要求1至6中任一项所述的驱动装置的控制方法或上述权利要求7至8中任一项所述的无人设备的控制方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1至6中任一项所述的驱动装置的控制方法或上述权利要求7至8中任一项所述的无人设备的控制方法。

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