CN115075313A - 控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115075313A
CN115075313A CN202210932616.7A CN202210932616A CN115075313A CN 115075313 A CN115075313 A CN 115075313A CN 202210932616 A CN202210932616 A CN 202210932616A CN 115075313 A CN115075313 A CN 115075313A
Authority
CN
China
Prior art keywords
joint
control
function
joints
angular velocity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210932616.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115075313B (zh
Inventor
陈广大
干英豪
陈赢峰
范长杰
胡志鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Netease Lingdong Hangzhou Technology Co ltd
Original Assignee
Netease Hangzhou Network Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Netease Hangzhou Network Co Ltd filed Critical Netease Hangzhou Network Co Ltd
Priority to CN202210932616.7A priority Critical patent/CN115075313B/zh
Priority claimed from CN202210932616.7A external-priority patent/CN115075313B/zh
Publication of CN115075313A publication Critical patent/CN115075313A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115075313B publication Critical patent/CN115075313B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F1/00—General working methods with dredgers or soil-shifting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/38—Cantilever beams, i.e. booms;, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for booms; Dipper-arms, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for dipper-arms; Bucket-arms
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/425—Drive systems for dipper-arms, backhoes or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2037—Coordinating the movements of the implement and of the frame
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2045—Guiding machines along a predetermined path
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2079—Control of mechanical transmission
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246—Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2253—Controlling the travelling speed of vehicles, e.g. adjusting travelling speed according to implement loads, control of hydrostatic transmission
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本申请提供了一种控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法包括：获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。在本申请中，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用拟合得到的控制函数，确定每个关节的控制信号量，能够准确地实现关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。

Description

控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着人力资源逐渐短缺，挖掘机行业的人力成本逐渐增加，并且由于挖掘机作用环境恶劣且危险，挖掘机自动化操作或半自动化操作逐渐成为行业趋势。
目前，在挖掘机自动化作业中，通常期望挖掘机的机械臂关节以特定角速度转动或实现跟随特定轨迹，在挖掘机关节上安装固定倾角传感器实时测量关节角速度，根据该关节转动角速度基于比例-积分-微分(proportional–integral–derivative controller，PID)反馈控制算法计算控制信号量，以控制挖掘机的液压电磁阀开口大小，进而将关节角速度调整至期望角速度。
然而，由于挖掘机液压系统具有高延迟等特点，使用PID反馈很难稳定准确地实现关节角速度的控制效果，控制精确度低。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质，以解决控制精确度低的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种控制信号量确定方法，包括：
获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度；
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，所述控制函数为预先根据所述对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史当前关节角度进行拟合得到的函数。
在一可选的实施方式中，所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量之前，所述方法还包括：
采用预设反馈控制算法，根据所述多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定所述多个关节的反馈控制信号量；
所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，包括：
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用所述对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的前馈控制信号量；
根据所述反馈控制信号量和所述前馈控制信号量，确定所述多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，所述获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和所述当前关节角度，包括：
通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角；
根据所述至少两个关节连接件的角速度，确定对应关节的所述当前关节角速度；
根据所述至少两个关节连接件的倾角，确定所述对应关节的所述当前关节角度。
在一可选的实施方式中，所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量之前，所述方法还包括：
根据每个关节在所述多个控制信号量下的多个关节角速度，对所述每个关节的控制函数进行校准；
所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，包括：
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，以及校准后的所述控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量之前，所述方法还包括：
获取每个关节在所述多个控制信号量下的多个历史关节角速度和多个历史关节角度；
根据所述多个历史关节角速度，以及所述多个历史关节角度，拟合所述每个关节的控制函数关系，所述控制函数关系为关节角速度、关节角度以及控制信号量之间的函数关系；
根据所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，所述根据所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数，包括：
根据所述控制函数关系与预设的期望关节角速度，确定角速度误差函数；
对所述角速度误差函数进行系数更新，并确定所述多个控制信号量对应的角速度误差函数的函数和值，直至所述角速度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件；
根据所述函数和值满足预设条件的函数系数，以及所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，所述根据所述多个历史关节角速度，以及所述多个历史关节角度，拟合所述每个关节的控制函数关系，包括：
根据预设控制信号量下的所述历史关节角度，拟合所述每个关节的角度函数关系，所述角度函数关系为关节角速度和关节角度之间的函数关系；
根据所述多个历史关节角速度、所述多个历史关节角度、所述多个控制信号量、以及所述角度函数关系，拟合所述每个关节的控制函数关系。
第二方面，本申请实施例还提供了一种控制信号量确定装置，包括：
获取模块，用于获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度；
处理模块，用于根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，所述控制函数为预先根据所述对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。
在一可选的实施方式中，所述处理模块，还用于：
采用预设反馈控制算法，根据所述多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定所述多个关节的反馈控制信号量；
所述处理模块，具体用于：
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用所述对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的前馈控制信号量；
根据所述反馈控制信号量和所述前馈控制信号量，确定所述多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，所述获取模块，具体用于：
通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角；
根据所述至少两个关节连接件的角速度，确定对应关节的所述当前关节角速度；
根据所述至少两个关节连接件的倾角，确定所述对应关节的所述当前关节角度。
在一可选的实施方式中，所述处理模块，还用于：
根据每个关节在所述多个控制信号量下的多个关节角速度，对所述每个关节的控制函数进行校准；
所述处理模块，具体用于：
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，以及校准后的所述控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，所述获取模块，还用于：
获取每个关节在所述多个控制信号量下的多个历史关节角速度和多个历史关节角度；
所述处理模块，还用于根据所述多个历史关节角速度，以及所述多个历史关节角度，拟合所述每个关节的控制函数关系，所述控制函数关系为关节角速度、关节角度以及控制信号量之间的函数关系；
所述获取模块，还用于根据所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，所述获取模块，具体用于：
根据所述控制函数关系与预设的期望关节角速度，确定角速度误差函数；
对所述角速度误差函数进行系数更新，并确定所述多个控制信号量对应的角速度误差函数的函数和值，直至所述角速度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件；
根据所述函数和值满足预设条件的函数系数，以及所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，所述处理模块，具体用于：
根据预设控制信号量下的所述历史关节角度，拟合所述每个关节的角度函数关系，所述角度函数关系为关节角速度和关节角度之间的函数关系；
根据所述多个历史关节角速度、所述多个历史关节角度、所述多个控制信号量、以及所述角度函数关系，拟合所述每个关节的控制函数关系。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行第一方面中任一项所述的控制信号量确定方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行第一方面中任一项所述的控制信号量确定方法。
本申请提供了一种控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法包括：获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。在本申请中，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用拟合得到的控制函数，确定每个关节的控制信号量，能够准确地实现关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。
为使本申请的上述目的、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申请实施例的技术方案，下面将对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关节角速度和控制信号量之间的函数关系的示意图；
图2为本申请实施例提供的挖掘机机械臂的示意图；
图3为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图一；
图4为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图二；
图5为本申请实施例提供的角度函数关系的示意图；
图6为本申请实施例提供的控制函数关系的示意图；
图7为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图三；
图8为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图四；
图9为本申请实施例提供的控制信号量确定装置的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
比例-积分-微分(proportional–integral–derivative controller，PID)：结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法。
脉冲宽度调制(Pulse-width modulation，PWM)：一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。
针对挖掘机液压系统具有高延迟等特点，使用PID反馈很难稳定准确地实现关节角速度的控制效果，控制精确度低的问题，目前通过角速度前馈模型来提高控制效果，前馈控制(feed-forward control)需要建立关节角速度与控制信号量之间的函数关系，关节角速度和机械臂关节构造以及电磁液压阀的开关大小有关，其中，控制信号量可以为脉冲宽度调制(Pulse-width modulation，PWM)信号。图1为本申请实施例提供的关节角速度和控制信号量之间的函数关系的示意图，如图1所示，每个控制信号量对应一条曲线，横坐标为时间(s)，纵坐标为关节角速度(rad/s)。
其中，机械臂关节构造决定了油缸线速度和关节角速度，对于油缸线速度和关节角速度的函数关系，现有的工作通常需要挖掘机机械臂精确地建模和复杂的函数关系推导，不仅操作麻烦且存在标定误差。图2为本申请实施例提供的挖掘机机械臂的示意图，如图2所示，现有的工作需要精确获取机械臂各关节连接件(例如大臂、小臂、铲斗、座舱旋转体)的精确长度。
电磁液压阀的开关大小通常由PWM信号或者电流大小控制，进一步决定了油缸线速度大小，现有工作通常在油缸连杆处安装拉线传感器来测量油缸线速度大小并通过查表的方法来建立油缸线速度和控制信号量之间的关系。
由此可知，对于现有的角速度前馈模型而言，一方面需要与挖掘机厂商合作以获取精确的机械臂关节连接件结构尺寸，进而建立油缸线速度和关节角速度之间的转换函数；另一方面对于PWM信号与油缸线速度的函数关系的建立，需要收集大量的PWM信号和油缸线速度，建立庞大的关系查找表格，但是该方法会带来更大的硬件代价，且查表法需要更多数据来统计平均预测值，表格表达能力有限且需要更多存储空间，另外，该方法也没有考虑环境或者硬件变化对上述函数关系的影响，通常需要定期的重新收集大量数据重新建立查找表格，操作代价非常大，不利于长期部署使用。
基于上述问题，本申请提供了一种控制信号量确定方法，通过数据拟合建立角速度前馈模型的控制函数，在油缸线速度和关节角速度的关系建模上不需要挖掘机机械臂各关节连接件的复杂建模，且在油缸线速度和控制信号量的关系建模上不需要额外安装拉线传感器，同时曲线拟合法比查表法更精确且方便，需要更少数据。能够准确地实现关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。
下面结合几个具体实施例对本申请提供的控制信号量确定方法进行说明。
图3为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图一，本实施例的执行主体可以为待控制机械设备，例如可以为挖掘机等重机械设备。
如图3所示，该方法包括：
S101、获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度。
其中，预设机械臂可以为待控制机械设备的手臂，预设机械臂上有多个关节，以挖掘机为例，机械臂上的多个关节可以包括：大臂关节、小臂关节、铲斗关节。每个关节的当前关节角速度可以为当前时刻每个关节的关节角速度，每个关节的当前关节角度可以为当前时刻每个关节的关节角度。
在一可选的实施方式中，获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，包括：
通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角；根据至少两个关节连接件的角速度，确定对应关节的当前关节角速度；根据至少两个关节连接件的倾角，确定对应关节的当前关节角度。
其中，每个关节对应的至少两个关节连接件为对应关节的连接部件，如大臂、小臂、铲斗、座舱旋转体等，例如，大臂关节的关节连接件为大臂和小臂，小臂关节的关节连接件为小臂和铲斗，铲斗关节的关节连接件为铲斗和座舱旋转体。
至少两个关节连接件上可以分别安装有倾角传感器，倾角传感器可以与关节连接件刚性连接，用于实时采集关节连接件的角速度和倾角。
在该步骤中，通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角，可以计算至少关节连接件的角速度差值，根据该角速度差值确定关节的当前关节角速度，以及计算至少两个关节连接件的倾角差值，根据该倾角差值确定关节的当前关节角度。
例如，关节连接件可以包括大臂、小臂、铲斗、座舱旋转体，当前关节角速度可以采用如下公式计算得到：
Figure BDA0003782082370000091
其中，ωa、ωb、ωc、ωd为四个倾角传感器采集的大臂的角速度、小臂的角速度、铲斗的角速度、座舱旋转体的角速度，ωboom为大臂关节的当前关节角速度，ωarm为小臂关节的当前关节角速度，ωbucket为挖斗关节的当前关节角速度。
Figure BDA0003782082370000092
其中，θa、θb、θc、θd为四个倾角传感器采集的大臂的倾角、小臂的倾角、铲斗的倾角、座舱旋转体的倾角，θboom为大臂与座舱的夹角(即大臂关节的当前关节角度)，θarm为大臂和小臂的夹角(即小臂关节的当前关节角度)，θbucket为挖斗与小臂的历史夹角(即挖斗关节的当前关节角速度)，k、m、n为固定常数，可取任意固定值。
S102、根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量。
其中，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数，其中，多个控制信号量可以为0＜＝PWM＜＝100范围内的PWM信号量，也即，每个关节具有一个对应的控制函数，该控制函数是预先拟合的关于控制信号量、关节角速度和关节角度的函数。
根据每个关节的当前角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，可以确定每个关节的控制信号量，其中，可以将每个关节的当前角速度和当前关节角度作为对应控制函数的输入，函数输出为对应关节的控制信号量。
在本实施例的控制信号量确定方法中，获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个历史控制信号量下的关节角速度进行拟合得到的函数。在本申请中，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用拟合得到的控制函数，确定每个关节的控制信号量，能够准确地实现关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。
下面结合图4对控制函数的获取过程进行说明，图4为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图二，如图4所示，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量之前，该方法还包括：
S201、获取每个关节在多个控制信号量下的多个历史关节角速度和多个历史关节角度。
其中，多个控制信号量可以为0＜＝PWM＜＝100范围内的PWM信号量，依次遍历0＜＝PWM＜＝100范围内的所有PWM信号量，控制预设机械臂进行运动，并记录每个关节在多个控制信号量下的多个历史关节角速度和多个的历史关节角度。
历史关节角速度可以为每个控制信号量对应的历史时刻关节的关节角速度，可以采用两个关节连接件的历史角速度的差值计算得到，可以通过安装在关节连接件的倾角传感器采集关节连接件的历史角速度，其中，关节连接件可以包括大臂、小臂、铲斗、座舱旋转体，历史关节角速度可以采用如下公式计算得到：
Figure BDA0003782082370000111
其中，ωa、ωb、ωc、ωd为四个倾角传感器采集的大臂的历史角速度、小臂的历史角速度、铲斗的历史角速度、座舱旋转体的历史角速度，ωboom为大臂关节的历史角速度，ωarm为小臂关节的历史角速度，ωbucket为挖斗关节的历史角速度。
历史关节角度可以采用两个关节连接件的历史倾角的差值计算得到，通过安装在关节连接件的倾角传感器采集关节连接件的历史倾角，历史关节角度可以采用如下公式计算得到：
Figure BDA0003782082370000112
其中，θa、θb、θc、θd为四个倾角传感器采集的大臂的历史倾角、小臂的历史倾角、铲斗的历史倾角、座舱旋转体的历史倾角，θboom为大臂与座舱的历史夹角(即大臂关节的历史关节角度)，θarm为大臂和小臂的历史夹角(即小臂关节的历史关节角度)，θbucket为挖斗与小臂的历史夹角(即挖斗关节的历史角速度)，k、m、n为固定常数，可取任意固定值。
S202、根据多个历史关节角速度，以及多个历史关节角度，拟合每个关节的控制函数关系。
需要说明的是，关节角速度ω与油缸线速度v和关节角度θ有关，即ω＝f(θ)×v，f(θ)为关节角度θ处的油缸线速度v和关节角速度ω的转换系数，该系数和关节构造有关，油缸线速度v与控制信号量PWM有关，函数关系表示为v＝g(pwm)。
在一具体实施中，根据预设控制信号量下的历史关节角度，拟合每个关节的角度函数关系，根据多个历史关节角速度、多个历史关节角度、多个控制信号量、以及角度函数关系，拟合每个关节的控制函数关系。
其中，预设控制信号量可以为多个控制信号量中的任一控制信号量，例如最大控制信号量100，由于预设机械臂在运动过程中存在摩擦力等其它影响因素，为降低其它因素的因素，所以在此可以取最大控制信号量。
选取每个关节在预设控制信号量下的历史关节角度，也即，固定g(pwm)为g(pwm0)，g(pwm0)为预设控制信号量pwm0下的油缸线速度v，可以确定关节角速度ω只与关节角度θ有关，则根据历史关节角度可以拟合每个关节的角度函数关系，角度函数关系为关节角速度和关节角度之前的函数关系，图5为本申请实施例提供的角度函数关系的示意图，如图5所示，横坐标为关节角度(rad)，纵坐标为关节角速度(rad/s)，图中的两条实线曲线为非pwm0的两个控制信号量下，关节角速度和关节角度之间的角度函数关系，图中虚线曲线为该实施例拟合得到的角度函数关系。
通过上述角度函数关系可以得到预设控制信号量pwm0下关节角速度
Figure BDA0003782082370000121
也即，拟合的角度函数关系中
Figure BDA0003782082370000122
函数与f(θ)函数相差g(pwm0)倍。
然后，根据多个历史关节角速度、多个历史关节角度、多个控制信号量、以及角度函数关系，拟合每个关节的控制函数关系，在一具体实施中，根据角度函数关系对多个历史关节角速度进行处理，得到针对每个控制信号量pwm的
Figure BDA0003782082370000123
数据集，之后根据该数据集，拟合
Figure BDA0003782082370000124
与pwm的控制函数ρ(pwm)，由于ω＝f(θ)*g(pwm)和
Figure BDA0003782082370000131
则移除了关节角度的影响因素。图6为本申请实施例提供的控制函数关系的示意图，如图6所示，移除关节角度的影响因素之后，又由于g(pwm)＝v，即该控制函数关系ρ(pwm)与油缸线速度v相关，图中横坐标为油缸线速度(v)，纵坐标为控制信号量pwm。
又由于，对于任意的pwm和任意关节角度θ，
Figure BDA0003782082370000132
则关节角速度为
Figure BDA0003782082370000133
即控制函数关系，该控制函数关系为关节角速度ω、关节角度θ和控制信号量pwm之间的函数关系，其中，ρ(pwm)与油缸线速度v相关，油缸线速度
Figure BDA0003782082370000134
S203、根据控制函数关系，获取对应关节的控制函数。
确定出每个关节的控制函数关系之后，可以根据每个关节的控制函数关系，以及预设的期望关节角速度，计算角速度误差函数，其中，预设的期望关节角速度可以为每个控制信号量对应的历史时刻的关节的期望角速度。
之后，对角速度误差函数进行系数更新，并确定多个控制信号量对应的角速度误差函数的函数和值，直至角速度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件，其中，由于
Figure BDA0003782082370000135
函数和ρ(pwm)函数为具有系数的函数，为确定
Figure BDA0003782082370000136
函数和ρ(pwm)函数的最优函数系数，则可以对角度误差函数进行系数更新，并针对每个关节，将多个控制信号量下的角速度误差函数的函数进行加和，得到函数和值，直至角度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件，其中，预设更新停止条件例如可以为函数系数在预设函数系数范围之外。
接着，根据函数和值满足预设条件的函数系数，以及控制函数关系，获取对应关节的控制函数，也即，将函数和值满足预设条件的函数系数作为控制函数关系中函数的系数，进而得到对应关节的控制函数，也即，确定出控制函数的函数系数，其中，预设条件例如可以为函数和值最小。
例如，期望关节角速度为ω1，则角速度误差函数可以为
Figure BDA0003782082370000141
Figure BDA0003782082370000142
将多个控制信号量的角速度误差函数进行加和，得到
Figure BDA0003782082370000143
取函数和值的最小值即，
Figure BDA0003782082370000144
Figure BDA0003782082370000145
的函数系数为控制函数的函数系数。
在一些实施例中，由于待控制机械设备的机械臂在运动过程中可能有惯性等其它因素影响，仅使用角速度前馈模型的控制函数可能无法将关节角速度准确地调整至期望关节角速度，因此在前馈模型的基础上，还可以结合PID反馈，以更准确地实现关节角速度的控制效果。
图7为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图三，如图7所示，根据当前关节角速度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量之前，该方法还包括：
S301、采用预设反馈控制算法，根据多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定多个关节的反馈控制信号量。
其中，预设反馈控制算法可以为PID反馈控制算法，每个关节的历史关节角速度可以为历史时刻每个关节的关节角速度，历史时刻为当前时刻之前的时刻，例如可以为上一时刻。
每个关节对应的历史期望关节角速度可以为历史时刻每个关节的期望关节角速度，在待控制机械设备运动过程中，待控制机械设备通常采用预设运动算法进行运动，预设运动算法定义了待控制机械设备的每个关节在各时刻的期望关节角速度。
在该步骤中，采用预设反馈控制算法，可以计算每个关节的历史期望关节角速度和对应的历史关节角速度的角速度差值，并基于该角速度差值计算每个关节的反馈控制信号量，关于预设反馈控制算法的实现过程可以参见现有技术的相关描述，在此不再赘述。
需要说明的是，每个关节的历史关节角速度可以通过倾角传感器采集的关节连接件的角速度计算得到，具体计算过程可以参见上述当前关节角速度的计算过程，在此不再赘述。
相应地，根据当前关节角速度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，包括：
S302、根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的前馈控制信号量。
根据每个关节的当前角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，可以确定每个关节的前馈控制信号量，其中，可以将每个关节的当前角速度作为对应控制函数的输入，函数输出为对应关节的前馈控制信号量。
S303、根据反馈控制信号量和前馈控制信号量，确定多个关节的控制信号量。
根据多个关节的反馈控制信号量和多个关节的前馈控制信号量，可以确定对应关节的控制信号量，该控制信号量可以为对应关节的反馈控制信号量和对应关节的前馈控制信号量的加权和，或者和值。
例如，预设反馈控制算法为PID反馈控制算法，历史期望关节角速度为ωt，历史关节角速度为ωo，反馈控制信号量为：pid(ωt-ωo)。
控制函数
Figure BDA0003782082370000151
即
Figure BDA0003782082370000152
其中，ω为关节的当前角速度，ρ-1为ρ的逆函数。
则控制信号量pwm可以表示为：
Figure BDA0003782082370000153
在本实施例的控制信号量确定方法中，采用预设反馈控制算法，根据多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定多个关节的反馈控制信号量，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的前馈控制信号量，根据反馈控制信号量和前馈控制信号量，确定多个关节的控制信号量。结合反馈控制确定控制信号量，进一步提升关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。
在一些实施例中，待控制机械设备的液压控制系统可能随着环境温度等因素发生变化，即油缸线速度和控制信号量之间的关系可能会随着环境而变化，基于此，本申请提供了数据拟合前馈模型的控制函数的校准方法。
图8为本申请实施例提供的控制信号量确定方法的流程示意图四，如图8所示，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量之前，该方法还包括：
S401、根据每个关节在多个控制信号量下的多个关节角速度，对每个关节的控制函数进行校准。
其中，在待控制机械设备运动的过程中，还可以控制待机械设备在多个控制信号量下分别进行运动，并获取多个控制信号量下多个关节的关节角速度，然后根据每个关节在多个控制信号量下的关节角速度，对每个关节的控制函数进行校准，也即，对每个关节的控制函数进行重新拟合。
例如，根据角度函数关系对多个控制信号量下的多个关节角速度进行处理，得到针对每个控制信号量pwm的
Figure BDA0003782082370000161
数据集，之后根据该数据集，拟合
Figure BDA0003782082370000162
与pwm的控制函数ρ2(pwm)。
又由于，
Figure BDA0003782082370000163
则关节角速度为
Figure BDA0003782082370000164
即校准后的控制函数，该校准后的控制函数为关节角速度ω和控制信号量pwm之间的函数。
相应地，根据当前关节角速度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，包括：
S402、根据当前关节角速度和当前关节角度，以及校准后的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量。
其中，校准后的控制函数是关于控制信号量和关节角速度的函数，则根据每个关节的当前角速度和当前关节角度，采用对应关节的校准后的控制函数，可以确定每个关节的控制信号量，其中，可以将每个关节的当前角速度和当前关节角度作为对应控制函数的输入，函数输出为对应关节的控制信号量。
在本实施例的控制信号量确定方法中，根据每个关节在多个控制信号量下的多个关节角速度，对每个关节的控制函数进行校准，根据当前关节角速度和当前关节角度，以及校准后的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量。通过提供快速的数据拟合前馈模型校准方法，仅需要收集少量数据便可以重新校准控制函数，而查表法无法对控制函数进行校准，从而提高了关节角速度的控制效果。
图9为本申请实施例提供的控制信号量确定装置的结构示意图，该装置可以集成在电子设备中。如图9所示，该装置包括：
获取模块501，用于获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度；
处理模块502，用于根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。
在一可选的实施方式中，处理模块502，还用于：
采用预设反馈控制算法，根据多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定多个关节的反馈控制信号量；
处理模块502，具体用于：
根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的前馈控制信号量；
根据反馈控制信号量和前馈控制信号量，确定多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，获取模块501，具体用于：
通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角；
根据至少两个关节连接件的角速度，确定对应关节的当前关节角速度；
通过至少两个连接件的倾角，确定对应关节的当前关节角度。
在一可选的实施方式中，处理模块502，还用于：
根据每个关节在多个控制信号量下的多个关节角速度，对每个关节的控制函数进行校准；
处理模块502，具体用于：
根据当前关节角速度和当前关节角度，以及校准后的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，获取模块501，还用于：
获取每个关节在多个控制信号量下的多个历史关节角速度和多个历史关节角度；
处理模块502，还用于根据多个历史关节角速度，以及多个历史关节角度，拟合每个关节的控制函数关系，控制函数关系为关节角速度、关节角度以及控制信号量之间的函数关系；
获取模块501，还用于根据控制函数关系，获取对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，获取模块501，具体用于：
根据控制函数关系与预设的期望关节角速度，确定角速度误差函数；
对角速度误差函数进行系数更新，并确定多个控制信号量对应的角速度误差函数的函数和值，直至角速度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件；
根据函数和值满足预设条件的函数系数，以及控制函数关系，获取对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，处理模块502，具体用于：
根据预设控制信号量下的历史关节角度，拟合每个关节的角度函数关系，角度函数关系为关节角速度和关节角度之间的函数关系；
根据多个历史关节角速度、多个历史关节角度、多个控制信号量、以及角度函数关系，拟合每个关节的控制函数关系。
在本实施例的控制信号量确定装置中，获取模块用于获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，处理模块用于根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。根据当前关节角速度和当前关节角度，采用拟合得到的控制函数，确定每个关节的控制信号量，能够准确地实现关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。
图10为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图，该电子设备可以为上述实施例中的待控制机械设备。如图10所示，该设备包括：处理器601、存储器602和总线603，存储器602存储有处理器601可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储器602之间通过总线通信，处理器601执行机器可读指令，以执行以下步骤：
获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度；
根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。
在一可选的实施方式中，处理器601还用于：
采用预设反馈控制算法，根据多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定多个关节的反馈控制信号量；
处理器601在执行根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量时，具体用于：
根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的前馈控制信号量；
根据反馈控制信号量和前馈控制信号量，确定多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，处理器601在执行获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度时，具体用于：
通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角；
根据至少两个关节连接件的角速度，确定对应关节的当前关节角速度；
通过至少两个连接件的倾角，确定对应关节的当前关节角度。
在一可选的实施方式中，处理器601还用于：
根据每个关节在多个控制信号量下的多个关节角速度，对每个关节的控制函数进行校准；
处理器601在执行根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量时，具体用于：
根据当前关节角速度和当前关节角度，以及校准后的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，处理器601还用于：
获取每个关节在多个控制信号量下的多个历史关节角速度和多个历史关节角度；
根据多个历史关节角速度，以及多个历史关节角度，拟合每个关节的控制函数关系，控制函数关系为关节角速度、关节角度以及控制信号量之间的函数关系；
根据控制函数关系，获取对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，处理器601在执行根据控制函数关系，获取对应关节的控制函数时，具体用于：
根据控制函数关系与预设的期望关节角速度，确定角速度误差函数；
对角速度误差函数进行系数更新，并确定多个控制信号量对应的角速度误差函数的函数和值，直至角速度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件；
根据函数和值满足预设条件的函数系数，以及控制函数关系，获取对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，处理器601在执行根据多个历史关节角速度，以及历史关节角度，拟合每个关节的控制函数关系时，具体用于：
根据预设控制信号量下的历史关节角度，拟合每个关节的角度函数关系，角度函数关系为关节角速度和关节角度之间的函数关系；
根据多个历史关节角速度、多个历史关节角度、多个控制信号量、以及角度函数关系，拟合每个关节的控制函数关系。
通过上述方式，获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。根据当前关节角速度和当前关节角度，采用拟合得到的控制函数，确定每个关节的控制信号量，能够准确地实现关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行，处理器执行以下步骤：
获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度；
根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。
在一可选的实施方式中，处理器还用于：
采用预设反馈控制算法，根据多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定多个关节的反馈控制信号量；
处理器在执行根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量时，具体用于：
根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的前馈控制信号量；
根据反馈控制信号量和前馈控制信号量，确定多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，处理器在执行获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和关节角度时，具体用于：
通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角；
根据至少两个关节连接件的角速度，确定对应关节的当前关节角速度；
通过至少两个连接件的倾角，确定对应关节的当前关节角度。
在一可选的实施方式中，处理器还用于：
根据每个关节在多个控制信号量下的多个关节角速度，对每个关节的控制函数进行校准；
处理器在执行根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量时，具体用于：
根据当前关节角速度和当前关节角度，以及校准后的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量。
在一可选的实施方式中，处理器还用于：
获取每个关节在多个控制信号量下的多个历史关节角速度，以及多个历史关节角度；
根据多个历史关节角速度，以及多个历史关节角度，拟合每个关节的控制函数关系，控制函数关系为关节角速度、关节角度以及控制信号量之间的函数关系；
根据控制函数关系，获取对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，处理器在执行根据控制函数关系，获取对应关节的控制函数时，具体用于：
根据控制函数关系与预设的期望关节角速度，确定角速度误差函数；
对角速度误差函数进行系数更新，并确定多个控制信号量对应的角速度误差函数的函数和值，直至角速度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件；
根据函数和值满足预设条件的函数系数，以及控制函数关系，获取对应关节的控制函数。
在一可选的实施方式中，处理器在执行根据多个历史关节角速度，以及多个历史关节角度，拟合每个关节的控制函数关系时，具体用于：
根据预设控制信号量下的历史关节角度，拟合每个关节的角度函数关系，角度函数关系为关节角速度和关节角度之间的函数关系；
根据多个历史关节角速度、多个当前关节角度、多个控制信号量、以及角度函数关系，拟合每个关节的控制函数关系。
通过上述方式，获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，根据当前关节角速度和当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定多个关节的控制信号量，控制函数为预先根据对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。根据当前关节角速度和当前关节角度，采用拟合得到的控制函数，确定每个关节的控制信号量，能够准确地实现关节角速度的控制效果，提高了控制精确度。
在本申请实施例中，该计算机程序被处理器运行时还可以执行其它机器可读指令，以执行如实施例中其它所述的方法，关于具体执行的方法步骤和原理参见实施例的说明，在此不再详细赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，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，在本申请提供的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代码的介质。
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，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请揭露的技术范围内，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申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种控制信号量确定方法，其特征在于，包括：
获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度；
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，所述控制函数为预先根据所述对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量之前，所述方法还包括：
采用预设反馈控制算法，根据所述多个关节的历史关节角速度和对应的历史期望关节角速度，分别确定所述多个关节的反馈控制信号量；
所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，包括：
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用所述对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的前馈控制信号量；
根据所述反馈控制信号量和所述前馈控制信号量，确定所述多个关节的控制信号量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度，包括：
通过倾角传感器采集每个关节对应的至少两个关节连接件的角速度和倾角；
根据所述至少两个关节连接件的角速度，确定对应关节的所述当前关节角速度；
根据所述至少两个关节连接件的倾角，确定所述对应关节的所述当前关节角度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量之前，所述方法还包括：
根据每个关节在所述多个控制信号量下的多个关节角速度，对所述每个关节的控制函数进行校准；
所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，包括：
根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，以及校准后的所述控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量之前，所述方法还包括：
获取每个关节在所述多个控制信号量下的多个历史关节角速度和多个历史关节角度；
根据所述多个历史关节角速度，以及所述多个历史关节角度，拟合所述每个关节的控制函数关系，所述控制函数关系为关节角速度、关节角度以及控制信号量之间的函数关系；
根据所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数，包括：
根据所述控制函数关系与预设的期望关节角速度，确定角速度误差函数；
对所述角速度误差函数进行系数更新，并确定所述多个控制信号量对应的角速度误差函数的函数和值，直至所述角速度误差函数的函数系数满足预设更新停止条件；
根据所述函数和值满足预设条件的函数系数，以及所述控制函数关系，获取所述对应关节的控制函数。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个历史关节角速度，以及所述多个历史关节角度，拟合所述每个关节的控制函数关系，包括：
根据预设控制信号量下的所述历史关节角度，拟合所述每个关节的角度函数关系，所述角度函数关系为关节角速度和关节角度之间的函数关系；
根据所述多个历史关节角速度、所述多个历史关节角度、所述多个控制信号量、以及所述角度函数关系，拟合所述每个关节的控制函数关系。
8.一种控制信号量确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待控制机械设备上预设机械臂的多个关节的当前关节角速度和当前关节角度；
处理模块，用于根据所述当前关节角速度和所述当前关节角度，采用对应关节的控制函数，分别确定所述多个关节的控制信号量，所述控制函数为预先根据所述对应关节在多个控制信号量下的历史关节角速度和历史关节角度进行拟合得到的函数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行权利要求1至7中任一项所述的控制信号量确定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1至7中任一项所述的控制信号量确定方法。
CN202210932616.7A 2022-08-04 控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质 Active CN115075313B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210932616.7A CN115075313B (zh) 2022-08-04 控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210932616.7A CN115075313B (zh) 2022-08-04 控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115075313A true CN115075313A (zh) 2022-09-20
CN115075313B CN115075313B (zh) 2024-09-24

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050004734A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-06 Cripps Donald Lewis Method and system for controlling a mechanical arm
CN101804627A (zh) * 2010-04-02 2010-08-18 中山大学 一种冗余度机械臂运动规划方法
CN102310407A (zh) * 2011-04-22 2012-01-11 三一重工股份有限公司 一种机械臂仿生控制方法及控制系统
CN106406830A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 腾讯科技（深圳）有限公司 一种准周期信号的预测方法和装置
CN110539315A (zh) * 2019-08-06 2019-12-06 同济大学 基于虚拟现实控制的建筑机器人
CN111950383A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 燕山大学 一种基于关节角度的节律运动协同分析方法
CN112681443A (zh) * 2021-01-19 2021-04-20 山西创智卓越科技有限公司 一种挖掘机器人关节轨迹控制方法及控制系统
CN113742865A (zh) * 2021-09-10 2021-12-03 遨博（北京）智能科技有限公司 一种数据处理方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050004734A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-06 Cripps Donald Lewis Method and system for controlling a mechanical arm
CN101804627A (zh) * 2010-04-02 2010-08-18 中山大学 一种冗余度机械臂运动规划方法
CN102310407A (zh) * 2011-04-22 2012-01-11 三一重工股份有限公司 一种机械臂仿生控制方法及控制系统
CN106406830A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 腾讯科技（深圳）有限公司 一种准周期信号的预测方法和装置
CN110539315A (zh) * 2019-08-06 2019-12-06 同济大学 基于虚拟现实控制的建筑机器人
CN111950383A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 燕山大学 一种基于关节角度的节律运动协同分析方法
CN112681443A (zh) * 2021-01-19 2021-04-20 山西创智卓越科技有限公司 一种挖掘机器人关节轨迹控制方法及控制系统
CN113742865A (zh) * 2021-09-10 2021-12-03 遨博（北京）智能科技有限公司 一种数据处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108189036B (zh) 力矩控制方法、装置、机器人及存储介质
CN106020124B (zh) 伺服马达控制装置以及碰撞检测方法
CN110071676B (zh) 一种柔性机器人关节伺服系统的振动抑制方法和装置
CN112817231A (zh) 一种具有强鲁棒性的机械臂高精度跟踪控制方法
CN107505841B (zh) 一种基于干扰估计器的机械臂姿态鲁棒控制方法
TW201914788A (zh) 用於機械臂之負載估測重力補償的方法及其負載估測重力補償系統
JP2014034101A (ja) ロボット制御装置
CN109434873B (zh) 机器人关节伺服电机转矩常数的测量方法
CN113128018B (zh) 摩擦力计算方法、装置、机器人及可读存储介质
EP3598249B1 (en) Processing device, control parameter determination method, and control parameter determination program
SE516720C2 (sv) Utrustning för styrning av en industrirobot och förfarande för programmering och/eller justering av robotens rörelse
JP2004260891A (ja) モータの制御装置及び制御方法
JPH10128688A (ja) ロボットの非干渉化制御方法
CN106426163A (zh) 电动机的控制装置
CN114137982A (zh) 机器人运动控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质
CN113664869A (zh) 机械臂、机械臂控制方法及系统
CN115075313A (zh) 控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质
CN115734761A (zh) 机械系统中的关节控制
JP2020064576A (ja) 制御システム、制御方法、及び制御プログラム
CN112650217B (zh) 一种基于评估函数的机器人轨迹跟踪策略动态优化方法
CN115075313B (zh) 控制信号量确定方法、装置、设备及存储介质
CN112811318A (zh) 一种用于桥式起重机的消摆边界控制方法
CN215825344U (zh) 机械臂
CN109773827B (zh) 用于机械臂的负载估测重力补偿的方法及其系统
EP3594759B1 (en) Simulation device, simulation method, and simulation program

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240819

Address after: Room 403, Building 3, No. 399 Wangshang Road, Changhe Street, China (Zhejiang) Pilot Free Trade Zone, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310000

Applicant after: NetEase Lingdong (Hangzhou) Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 310052 Netease building, No. 599, Wangshang Road, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant before: NETEASE (HANGZHOU) NETWORK Co.,Ltd.

Country or region before: China

GR01 Patent grant