CN115993854B - 一种smif开合器控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SMIF开合器控制方法、装置及存储介质，方法包括获取开合器的运动信息；由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息；实时获取开合器当前的实际位置；由S型速度曲线算法计算实际位置到目标位置所需的第一速度值，由位置环PID计算实际位置到目标位置所需的第二速度值；对第一速度值和第二速度值取小作为目标速度输出给开合器；实时获取开合器当前的实际速度和目标速度的速度差值，通过速度环PID输出速度差值所需的加速度值；电机输出加速度值对应的控制量来控制开合器以目标速度向目标位置运行。保障开合器在打开晶圆盒和关闭晶圆盒过程中的定位精度。

Description

一种SMIF开合器控制方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及半导体设备控制领域，具体为一种SMIF开合器控制方法、装置及存储介质。

背景技术

在现今的半导体制造工艺中,晶圆从生产制造到运送,都需要在密闭无尘条件下进行。相比于传统的将生产设备设置洁净室内的晶圆生产方式,新的晶圆隔离技术则是将洁净室直接设置于生产设备中。晶圆隔离技术又称为SMIF(Standard MechanicalInterface ,标准机械界面),SMIF被集成到半导体设备中。在半导体制造工艺中,SMIF作为一个界面接口,在该界面接口中,晶圆被装进晶圆盒,接着将晶圆盒装载并封闭在SMIF,SMIF为晶圆提供一个极端洁净的净化级别的微环境。后续,装有晶圆的晶圆盒会被运输至相应的半导体设备,以完成相应制程,之后再被运输至SMIF中存储起来。

在SMIF装载有晶圆盒并与其他半导体所设备进行交互工作时，通过电机带动SMIF的开合器，即开关门机构，起到打开晶圆盒和关闭晶圆盒的作用并且在开关的过程中扫描每一个晶圆的状态，如叠片、斜片、突片或者正常有无晶圆，并将这些晶圆的位置信息发给其他半导体设备，同时自身也具备一定调整晶圆状态的能力，因为每一片晶圆的厚度都在600-700nm，所以这将对SMIF的开关门机构的定位精度有一定要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SMIF开合器控制方法，能够保障开合器在打开晶圆盒和关闭晶圆盒过程中的定位精度，防止晶圆盒处于不封闭状态，造成晶圆被污染；还能够防止开合器在开始和结束的运动中加速度过大产生外力，导致开合器震动损坏晶圆盒中的晶圆。

为了达到以上目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明的第一方面，提供一种SMIF开合器控制方法，包括：

获取开合器的运动信息，所述运动信息包括起始位置和目标位置、由起始位置到目标位置的最大速度和加、减速时长；

由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息；

实时获取开合器当前的实际位置；

由S型速度曲线算法计算所述实际位置到所述目标位置所需的第一速度值，由位置环PID计算所述实际位置到所述目标位置所需的第二速度值；

对所述第一速度值和所述第二速度值取小作为目标速度输出给开合器；

实时获取开合器当前的实际速度和目标速度的速度差值，通过速度环PID输出速度差值所需的加速度值；

电机输出所述加速度值对应的控制量来控制开合器以目标速度向目标位置运行。

本发明的有益效果在于：通过位置环PID保障开合器从起始位置到达目标位置的位置精度，根据实际位置，得到第一速度值；通过S型速度曲线算法规划出开合器从起始位置到达目标位置整个运动过程中的全程速度信息，精确的获取整个运动过程中不同运动阶段的速度信息和加速度信息，根据实际位置，得到第二速度值；通过对第一速度值和第二速度值取小作为目标速度输出给开合器作为目标速度，来使开合器的运动更加平滑，减少运动过程中的抖动，保证开合器在运动过程中的稳定性；然后通过速度环PID能够对开合器的实际速度进行精确的加速度补偿，使开合器能够按照目标速度到达目标位置；本发明能够保障开合器在打开晶圆盒和关闭晶圆盒过程中的位置定位精度，防止晶圆盒处于不封闭状态，造成晶圆被污染；还能够防止开合器在开始和结束的运动中加速度过大产生外力，导致开合器震动损坏晶圆盒中的晶圆。

一些可能的实施方式中，所述由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息具体包括：

将所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径依次规划为加加速度阶段、匀加速阶段、减加速阶段，匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的路径长度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的速度函数如下：

；

所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径长度为：

；

加加速度段、匀加速段和减加速段的路径长度之和为：

；

加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段的路径长度之和为：

；

在上述加加速度函数、加速度函数、路径长度函数、速度函数和各阶段路径长度公式中：

j_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加加速度；

a_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加速度；

v_max为开合器由起始位置到目标位置的最大速度；

t_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的过渡点时刻，τ_k（k=0,1,…7）为开合器在当前阶段运动的时长，其中τ_k=t_k+1-t_k；T_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的持续运动时间，S_a中的下角标a表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有加速段，包括加加速度段、匀加速段和减加速段，S_d中的下角标d表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有减速段，包括加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段。

在一些可能的实施方式中，所述位置环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₁（k）和e₁（k-1）均为开合器的目标位置信息减去开合器的实际位置信息的位置差值， u₁（k）为开合器由实际位置到达目标位置所需的速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₁为第一积分项；ε₁为第一阈值。

在一些可能的实施方式中，所述速度环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₂（k）和e₂（k-1）均为开合器的目标速度信息减去开合器的实际速度信息的速度差值，u₂（k）为开合器由实际速度到达目标速度所需的加速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₂为第二积分项；ε₂为第二阈值。

在一些可能的实施方式中，在开合器的加速度函数中，当，（k=0,1,…7），能防止开合器在运动过程中发生抖动，使开合器的运动更加平滑和稳定。

本发明的第二方面，提供一种SMIF开合器控制装置，包括：

第一获取模块：获取开合器的运动信息，所述运动信息包括起始位置和目标位置、由起始位置到目标位置的最大速度和加、减速时长；

速度信息规划模块：由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息；

第二获取模块：实时获取开合器当前的实际位置；

速度获取模块：由S型速度曲线算法计算所述实际位置到所述目标位置所需的第一速度值，由位置环PID计算所述实际位置到所述目标位置所需的第二速度值；

目标速度生成模块：对所述第一速度值和所述第二速度值取小作为目标速度输出给开合器；

速度补偿模块：实时获取开合器当前的实际速度和目标速度的速度差值，通过速度环PID输出速度差值所需的加速度值；

控制执行模块：电机输出所述加速度值对应的控制量来控制开合器以目标速度向目标位置运行。

在一些可能的实施方式中，所述由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息具体包括：

将所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径依次规划为加加速度阶段、匀加速阶段、减加速阶段，匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的路径长度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的速度函数如下：

；

所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径长度为：

；

加加速度段、匀加速段和减加速段的路径长度之和为：

；

加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段的路径长度之和为：

；

在上述加加速度函数、加速度函数、路径长度函数、速度函数和各阶段路径长度公式中：

j_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加加速度；

a_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加速度；

v_max为开合器由起始位置到目标位置的最大速度；

t_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的过渡点时刻，τ_k（k=0,1,…7）为开合器在当前阶段运动的时长，其中τ_k=t_k+1-t_k；T_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的持续运动时间，S_a中的下角标a表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有加速段，包括加加速度段、匀加速段和减加速段，S_d中的下角标d表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有减速段，包括加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段。

在一些可能的实施方式中，所述位置环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₁（k）和e₁（k-1）均为开合器的目标位置信息减去开合器的实际位置信息的位置差值， u₁（k）为开合器由实际位置到达目标位置所需的速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₁为第一积分项；ε₁为第一阈值。

在一些可能的实施方式中，所述速度环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₂（k）和e₂（k-1）均为开合器的目标速度信息减去开合器的实际速度信息的速度差值，u₂（k）为开合器由实际速度到达目标速度所需的加速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₂为第二积分项；ε₂为第二阈值。

在一些可能的实施方式中，在开合器的加速度函数中：当，（k=0,1,…7），能防止开合器在运动过程中发生抖动，使开合器的运动更加平滑和稳定。

本发明的第三方面，提供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执行时实现上述的SMIF开合器控制方法的步骤。

附图说明

图1为本发明实施例SMIF开合器控制方法的算法流程示意图；

图2为本发明实施例SMIF开合器控制方法的整体步骤流程图；

图3为本发明实施例S型速度曲线中路径长度、速度、加速度和加加速度相对应的示意图；

图4为本发明实施例SMIF开合器控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1和附图2所示，本实施例提供一种SMIF开合器控制方法，包括：

S1:获取开合器的运动信息，所述运动信息包括起始位置和目标位置、由起始位置到目标位置的最大速度和加、减速时长；

S2:由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息，具体如下：

参见附图2所示，将所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径依次规划为加加速度阶段、匀加速阶段、减加速阶段，匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的路径长度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的速度函数如下：

；

所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径长度为：

；

加加速度段、匀加速段和减加速段的路径长度之和为：

；

加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段的路径长度之和为：

；

在上述加加速度函数、加速度函数、路径长度函数、速度函数和各阶段路径长度公式中：

j_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加加速度；

a_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加速度；

v_max为开合器由起始位置到目标位置的最大速度；

t_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的过渡点时刻，τ_k（k=0,1,…7）为开合器在当前阶段运动的时长，其中τ_k=t_k+1-t_k；T_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的持续运动时间，S_a中的下角标a表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有加速段，包括加加速度段、匀加速段和减加速段，S_d中的下角标d表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有减速段，包括加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段。

其中，开合器由起始位置到目标位置的最大加加速度j_max属于开合器的设备属性，是已知的，根据开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加加速度函数j(t)，代入任何一个自变量t都可以得到一个对应的加加速度j；根据开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加速度a(t)，代入任何一个自变量t都能得到一个对应的加速度a；根据开合器依次在上述各个阶段运动过程中的路径长度函数S(t)，代入任何一个自变量t都能得到一个对应的路径长度S；根据开合器依次在上述各个阶段运动过程中的速度函数v(t)，代入任何一个自变量t都能得到一个对应的速度v；综上，可以获知开合器由起始位置到目标位置的运动过程中，任一时刻t所对应的任一位置所对应的速度值。

在一些实施方式中，在开合器的加速度函数中，当时，（k=0,1,…7），开合器在上述各个阶段运动过程中的速度函数能防止开合器在运动过程中发生抖动，由此使得开合器在上述各个阶段运动过程中的路径更为平滑，速度更为稳定。

S3:实时获取开合器当前的实际位置。

S4:由S型速度曲线算法计算所述实际位置到所述目标位置所需的第一速度值,由位置环PID计算所述实际位置到所述目标位置所需的第二速度值。

S型速度曲线加减速控制是指在加减速时，通过对加加速度值的控制来最大限度地减小对开合器本体造成的冲击，保证了加速度的连续性，使开合器在开始运动、达到最高速和结束运动时，都能够实现速度的平稳过渡。

位置环PID是时时刻刻输入开合器所在实际位置与目标位置的位置误差，然后输出开合器从实际位置到达目标位置之间产生的位置误差所对应的第二速度值。

位置环PID的作用是对开合器在运动过程中的运动位置进行准确定位和跟踪。通过设定的开合器所要到达的目标位置与开合器当前的实际位置相比较，利用其偏差通过位置调节器来产生开合器的速度指令，当开合器自实际位置(大偏差区域)运行，产生最大速度指令，使开合器加速并以最大速度恒速运行；在开合器将要运行至目标位置附近（小偏差区域），产生逐次递减的速度指令，使开合器减速运行直至目标位置，实现最终定位。

S5:对所述第一速度值和所述第二速度值取小作为目标速度输出给开合器，例如：第一速度值和第二速度值都可以理解为要求开合器的速度上限值，那么在有两个上限值的情况下取较小的上限值作为实际上限值，假如其中一个规定要求开合器的运动速度不能超过10，另一个规定要求开合器的运动速度不能超过5，同时满足两个规定，开合器的运动速度就不能超过5。

S6:实时获取开合器当前的实际速度和目标速度的速度差值，通过速度环PID输出速度差值所需的加速度值，即速度环PID是时时刻刻输入开合器所需的实际速度与目标速度之间的速度差值，输出开合器从实际速度达到目标速度之间产生速度差值所需的加速度值。

S7:电机输出所述加速度值对应的控制量来控制开合器以目标速度向目标位置运行。

本实施例SMIF开合器控制方法通过位置环PID能够精准控制开合器从起始位置到达目标位置进行准确定位和跟踪，在对开合器从起始位置到达目标位置的运动过程中，通过S型速度曲线算法对加加速度值的控制来最大限度地减小对开合器本体造成的冲击，保证了加速度的连续性，使开合器在开始运动、达到最高速和结束运动时，都能够实现速度的平稳过渡。通过对第一速度值和第二速度值取小作为目标速度输出给开合器作为目标速度，来使开合器的运动更加平滑，减少运动过程中的抖动，保证开合器在运动过程中的稳定性。通过速度环PID能够对开合器的实际速度进行精确补偿，使开合器能够按照目标速度到达目标位置；本发明能够保障开合器在打开晶圆盒和关闭晶圆盒过程中的定位精度，防止晶圆盒处于不封闭状态，造成晶圆被污染；还能够防止开合器在开始和结束的运动中加速度过大产生外力，导致开合器震动损坏晶圆盒中的晶圆。

在上述实施例的基础上，所述位置环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₁（k）和e₁（k-1）均为开合器的目标位置信息减去开合器的实际位置信息的位置差值， u₁（k）为开合器由实际位置到达目标位置所需的速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₁为第一积分项；ε₁为第一阈值。

当e₁(k)的绝对值偏差较大时，取消积分作用，以免积分作用使得后期开合器由实际位置到达目标位置所需的速度值太大；当e₁(k)的绝对值较小时，重新引入积分环节，具体方法是依据实际情况设定第一阈值ε₁；当e₁(k)的绝对值大于ε₁时，取消第一积分项β₁，采用PD控制；当e₁(k)的绝对值小于等于ε₁时,使用PID控制。

在上述实施例的基础上，所述速度环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₂（k）和e₂（k-1）均为开合器的目标速度信息减去开合器的实际速度信息的速度差值，u₂（k）为开合器由实际速度到达目标速度所需的加速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₂为第二积分项；ε₂为第二阈值。

当e₂（k）的绝对值偏差较大时，取消积分作用，以免积分作用使得后期开合器由实际速度到达目标速度所需的加速度值太大；当e₂（k）的绝对值偏差较小时，重新引入积分环节，具体方法是依据实际情况设定第二阈值ε₂；当e₂(k)的绝对值大于ε₂时，取消第二积分项β₂，采用PD控制；当e₂(k)的绝对值小于等于ε₂时,使用PID控制。

本实施例还提供一种SMIF开合器控制装置，在运行时执行上述SMIF开合器控制方法的步骤，参见附图4所示，本SMIF开合器控制装置包括：

第一获取模块：获取开合器的运动信息，所述运动信息包括起始位置和目标位置、由起始位置到目标位置的最大速度和加、减速时长；

速度信息规划模块：由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息；

第二获取模块：实时获取开合器当前的实际位置；

速度获取模块：由S型速度曲线算法计算所述实际位置到所述目标位置所需的第一速度值，由位置环PID计算所述实际位置到所述目标位置所需的第二速度值；

目标速度生成模块：对所述第一速度值和所述第二速度值取小作为目标速度输出给开合器；

速度补偿模块：实时获取开合器当前的实际速度和目标速度的速度差值，通过速度环PID输出速度差值所需的加速度值；

控制执行模块：电机输出所述加速度值对应的控制量来控制开合器以目标速度向目标位置运行。

在一些可能的实施方式中，所述由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息具体包括：

将所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径依次规划为加加速度阶段、匀加速阶段、减加速阶段，匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的路径长度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的速度函数如下：

；

所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径长度为：

；

加加速度段、匀加速段和减加速段的路径长度之和为：

；

加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段的路径长度之和为：

；

在上述加加速度函数、加速度函数、路径长度函数、速度函数和各阶段路径长度公式中：

j_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加加速度；

a_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加速度；

v_max为开合器由起始位置到目标位置的最大速度；

t_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的过渡点时刻，τ_k（k=0,1,…7）为开合器在当前阶段运动的时长，其中τ_k=t_k+1-t_k；T_k（k=0,1,…7）为开合器依次在上述各个阶段的持续运动时间，S_a中的下角标a表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有加速段，包括加加速度段、匀加速段和减加速段，S_d中的下角标d表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有减速段，包括加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段。

在一些实施方式中，在开合器的加速度函数中，当时，（k=0,1,…7），开合器在上述各个阶段运动过程中的速度函数能防止开合器在运动过程中发生抖动，由此使得开合器在上述各个阶段运动过程中的路径更为平滑，速度更为稳定。

在一些可能的实施方式中，所述位置环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₁（k）和e₁（k-1）均为开合器的目标位置信息减去开合器的实际位置信息的位置差值， u₁（k）为开合器由实际位置到达目标位置所需的速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₁为第一积分项；ε₁为第一阈值。

在一些可能的实施方式中，所述速度环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₂（k）和e₂（k-1）均为开合器的目标速度信息减去开合器的实际速度信息的速度差值，u₂（k）为开合器由实际速度到达目标速度所需的加速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₂为第二积分项；ε₂为第二阈值。

本实施例SMIF开合器控制装置通过位置环PID能够精准控制开合器从起始位置到达目标位置进行准确定位和跟踪，在对开合器从起始位置到达目标位置的运动过程中，通过S型速度曲线算法对加加速度值的控制来最大限度地减小对开合器本体造成的冲击，保证了加速度的连续性，使开合器在开始运动、达到最高速和结束运动时，都能够实现速度的平稳过渡。通过对第一速度值和第二速度值取小作为目标速度输出给开合器作为目标速度，来使开合器的运动更加平滑，减少运动过程中的抖动，保证开合器在运动过程中的稳定性。通过速度环PID能够对开合器的实际速度进行精确补偿，使开合器能够按照目标速度到达目标位置；本发明能够保障开合器在打开晶圆盒和关闭晶圆盒过程中的定位精度，防止晶圆盒处于不封闭状态，造成晶圆被污染；还能够防止开合器在开始和结束的运动中加速度过大产生外力，导致开合器震动损坏晶圆盒中的晶圆。

本实施例还提供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执行时实现上述的SMIF开合器控制方法的步骤。

存储介质存储有能够实现上述所有方法的程序指令，其中，该程序指令可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，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)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式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，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。

其中，处理器还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器还可以是：

DSP（DigitalSignalProcessor，数字信号处理器，数字信号处理器是由大规模或超大规模集成电路芯片组成的用来完成某种信号处理任务的处理器。它是为适应高速实时信号处理任务的需要而逐渐发展起来的。随着集成电路技术和数字信号处理算法的发展，数字信号处理器的实现方法也在不断变化，处理功能不断提高和扩大。）

ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路，即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。

FPGA（现场可编程门阵列，Field Programmable Gate Array）是在PAL（Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑）、GAL（generic array logic，通用阵列逻辑）等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

通用处理器，所述通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件和分立硬件组件等。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种SMIF开合器控制方法，其特征在于：包括

获取开合器的运动信息，所述运动信息包括起始位置和目标位置、由起始位置到目标位置的最大速度和加、减速时长；

由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息；

实时获取开合器当前的实际位置；

由S型速度曲线算法计算所述实际位置到所述目标位置所需的第一速度值，由位置环PID计算所述实际位置到所述目标位置所需的第二速度值；

具体的，位置环PID是时时刻刻输入开合器所在实际位置与目标位置的位置误差，然后输出开合器从实际位置到达目标位置之间产生的位置误差所对应的第二速度值；

对所述第一速度值和所述第二速度值取小作为目标速度输出给开合器；

实时获取开合器当前的实际速度和目标速度的速度差值，通过速度环PID输出速度差值所需的加速度值；

电机输出所述加速度值对应的控制量来控制开合器以目标速度向目标位置运行。

2.根据权利要求1所述的SMIF开合器控制方法，其特征在于：所述由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息具体包括：

将所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径依次规划为加加速度阶段、匀加速阶段、减加速阶段，匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的路径长度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的速度函数如下：

；

所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径长度为：

；

加加速度段、匀加速段和减加速段的路径长度之和为：

；

加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段的路径长度之和为：

；

在上述加加速度函数、加速度函数、路径长度函数、速度函数和各阶段路径长度公式中：

j_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加加速度；

a_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加速度；

v_max为开合器由起始位置到目标位置的最大速度；

k=0,1,…7；

t_k为开合器依次在上述各个阶段的过渡点时刻，τ_k为开合器在当前阶段运动的时长，其中τ_k=t_k+1-t_k；T_k为开合器依次在上述各个阶段的持续运动时间,S_a中的下角标a表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有加速段，包括加加速度段、匀加速段和减加速段，S_d中的下角标d表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有减速段，包括加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段。

3.根据权利要求1所述的SMIF开合器控制方法，其特征在于：所述位置环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₁（k）和e₁（k-1）均为开合器的目标位置信息减去开合器的实际位置信息的位置差值； u₁（k）为开合器由实际位置到达目标位置所需的速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₁为第一积分项；ε₁为第一阈值。

4.根据权利要求1所述的SMIF开合器控制方法，其特征在于：所述速度环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₂（k）和e₂（k-1）均为开合器的目标速度信息减去开合器的实际速度信息的速度差值；u₂（k）为开合器由实际速度到达目标速度所需的加速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₂为第二积分项；ε₂为第二阈值。

5.一种SMIF开合器控制装置，其特征在于：包括

第一获取模块：获取开合器的运动信息，所述运动信息包括起始位置和目标位置、由起始位置到目标位置的最大速度和加、减速时长；

速度信息规划模块：由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息；

第二获取模块：实时获取开合器当前的实际位置；

速度获取模块：由S型速度曲线算法计算所述实际位置到所述目标位置所需的第一速度值，由位置环PID计算所述实际位置到所述目标位置所需的第二速度值；

其中位置环PID是时时刻刻输入开合器所在实际位置与目标位置的位置误差，然后输出开合器从实际位置到达目标位置之间产生的位置误差所对应的第二速度值；

目标速度生成模块：对所述第一速度值和所述第二速度值取小作为目标速度输出给开合器；

速度补偿模块：实时获取开合器当前的实际速度和目标速度的速度差值，通过速度环PID输出速度差值所需的加速度值；

控制执行模块：电机输出所述加速度值对应的控制量来控制开合器以目标速度向目标位置运行。

6.根据权利要求5所述的SMIF开合器控制装置，其特征在于：所述由S型速度曲线算法根据所述运动信息来规划开合器由起始位置到目标位置的全程速度信息具体包括：

将所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径依次规划为加加速度阶段、匀加速阶段、减加速阶段，匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的加速度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的路径长度函数如下：

；

开合器依次在上述各个阶段运动过程中的速度函数如下：

；

所述开合器由起始位置到目标位置的整个路径长度为：

；

加加速度段、匀加速段和减加速段的路径长度之和为：

；

加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段的路径长度之和为：

；

在上述加加速度函数、加速度函数、路径长度函数、速度函数和各阶段路径长度公式中：

j_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加加速度；

a_max为开合器由起始位置到目标位置的最大加速度；

v_max为开合器由起始位置到目标位置的最大速度；

k=0,1,…7;

t_k为开合器依次在上述各个阶段的过渡点时刻，τ_k为开合器在当前阶段运动的时长，其中τ_k=t_k+1-t_k；T_k为开合器依次在上述各个阶段的持续运动时间，S_a中的下角标a表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有加速段，包括加加速度段、匀加速段和减加速段，S_d中的下角标d表示开合器由起始位置到目标位置的运动过程中的所有减速段，包括加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段。

7.根据权利要求5所述的SMIF开合器控制装置，其特征在于：所述位置环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₁（k）和e₁（k-1）均为开合器的目标位置信息减去开合器的实际位置信息的位置差值； u₁（k）为开合器由实际位置到达目标位置所需的速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₁为第一积分项；ε₁为第一阈值。

8.根据权利要求5所述的SMIF开合器控制装置，其特征在于：所述速度环PID的算法公式如下：

；

；

其中，e₂（k）和e₂（k-1）均为开合器的目标速度信息减去开合器的实际速度信息的速度差值；u₂（k）为开合器由实际速度到达目标速度所需的加速度值；K_d为微分环节系数；K_i为积分环节系数；K_p为比例环节系数；β₂为第二积分项；ε₂为第二阈值。

9.一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执行时实现权利要求1-4任一项所述的SMIF开合器控制方法的步骤。