CN116088425A - 一种数控加工的伺服控制方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

一种数控加工的伺服控制方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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CN116088425A
CN116088425A CN202310006078.3A CN202310006078A CN116088425A CN 116088425 A CN116088425 A CN 116088425A CN 202310006078 A CN202310006078 A CN 202310006078A CN 116088425 A CN116088425 A CN 116088425A
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张长青
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Abstract

本发明提供了一种数控加工的伺服控制方法包括:根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹;根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量;根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。本发明可以保证操作臂末端按照规定的路径和轨迹运动,保证操作臂末端运行轨迹的平滑性及连续性;通过伺服控制可以动态调整各伺服电机运动过程中产生的波动并进行补偿,使得操作臂能够精确动作,提高操作臂的动作精度。

Description

一种数控加工的伺服控制方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域,具体涉及一种数控加工的伺服控制方法、装置设备和存储介质。
背景技术
近年来,工业机器人作为工业领域中重要的装备,以其结构紧凑、高灵活性、高效率等优点,被广泛应用于装配、搬运和精密零件加工等生产领域。为提高生产效率和产品质量,高速高精度及平稳运动成为衡量工业机器人重要性能指标。近年来机械加工朝着精细化方向不断发展,操作臂也朝着多关节以及多自由度加工方向发展。多个关节必然存在多个伺服电机,通过控制多个伺服电机动作轨迹,最后合成操作臂末端的运行轨迹。如果多台伺服电机中任何一台在运行过程中出现波动,都会导致操作臂末端运动轨迹出现误差。因此如何同步控制多台伺服电机,提高操作臂的动作精度,成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
发明内容
鉴于上述问题,本发明实施例一种数控加工的伺服控制方法及装置,解决现有的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种数控加工的伺服控制方法,该方法包括:
根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹;
根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量;
根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。
一实施例中,所述根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异包括:
将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速;
利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号;
将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号;
将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。
一实施例中,所述将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号包括:
获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量;
根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益;
比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差;
根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和,得到各伺服电机的速度补偿信号。
一实施例中,所述伺服控制包括:
通过位置指令生成器将位置指令输入位置环控制器,并接收伺服电机的位置反馈;位置环控制器将速度指令输入速度环控制器,并接收伺服电机的速度反馈;速度环控制器将电流指令输入电流环控制器,并接收伺服电机的电流反馈;电流环控制器将脉宽调制信号输出输入到逆变器,所述逆变器连接到伺服电机。
一实施例中,所述根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹包括:
将运动方程设置为:
θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5
式中,θ(t)为关节角度;a0、a1、a2、a3、a4、a5为各次项的系数;t为时间;
将插补的约束条件设置为:
θ0=a0
Figure BDA0004036798250000031
Figure BDA0004036798250000032
Figure BDA0004036798250000033
Figure BDA0004036798250000034
Figure BDA0004036798250000035
式中,θ0为t0时刻的关节角;θf为tf时刻的关节角;
Figure BDA0004036798250000036
为t0时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000037
为tf时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000038
为t0时刻的关节角加速度;
Figure BDA0004036798250000039
为tf时刻的关节角加速度;
根据运动方程和约束条件,得到各次项系数的值。
第二方面,本发明提供一种数控加工的伺服控制装置,该装置包括:
轨迹规划模块:根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹;
给定量生成模块:根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量;
伺服控制模块:根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。
一实施例中,所述伺服控制模块包括:
将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速;
利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号;
将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号;
将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。
一实施例中,所述伺服控制模块中将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号包括:
获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量;
根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益;
比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差;
根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和,得到各伺服电机的速度补偿信号。
一实施例中,所述伺服控制模块中的所述伺服控制包括:
通过位置指令生成器将位置指令输入位置环控制器,并接收伺服电机的位置反馈;位置环控制器将速度指令输入速度环控制器,并接收伺服电机的速度反馈;速度环控制器将电流指令输入电流环控制器,并接收伺服电机的电流反馈;电流环控制器将脉宽调制信号输出输入到逆变器,所述逆变器连接到伺服电机。
一实施例中,所述轨迹规划模块包括:
将运动方程设置为:
θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5
式中,θ(t)为关节角度;a0、a1、a2、a3、a4、a5为各次项的系数;t为时间;
将插补的约束条件设置为:
θ0=a0
Figure BDA0004036798250000051
Figure BDA0004036798250000052
Figure BDA0004036798250000053
Figure BDA0004036798250000054
Figure BDA0004036798250000055
式中,θ0为t0时刻的关节角;θf为tf时刻的关节角;
Figure BDA0004036798250000059
为t0时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000056
为tf时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000057
为t0时刻的关节角加速度;
Figure BDA0004036798250000058
为tf时刻的关节角加速度;
根据运动方程和约束条件,得到各次项系数的值。
第三方面,本发明提供一种电子设备,包括:
处理器、存储器、与网关通信的接口;
存储器用于存储程序和数据,所述处理器调用存储器存储的程序,以执行第一方面任一项提供的一种数控加工的伺服控制方法。
第四方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括程序,所述程序在被处理器执行时用于执行第一方面任一项提供的一种数控加工的伺服控制方法。
从上述描述可知,本发明实施例提供,通过对操作臂末端运动轨迹的规划可以保证操作臂末端按照规定的路径和轨迹运动,通过插补的形式可以保证操作臂末端运行轨迹的平滑性及连续性;通过伺服控制可以动态调整各伺服电机运动过程中产生的波动并进行补偿,实现各伺服电机的同步控制,使得操作臂能够精确动作,提高操作臂的动作精度。
附图说明
图1为现有操作臂的结构示意图;
图2所示为本发明一实施例提供的控制方法的流程示意图;
图3所示为本发明X轴电机速度补偿方法的示意图;
图4所示为本发明轨迹仿真结果的示意图;
图5所示为本发明一实施例提供的控制装置的结构示意图;
图6所示为本发明一实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白,以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明适用于如图1类似的操作臂,该操作臂包括X轴组件、Z轴组件、A轴组件和B轴组件,X轴组件和Z轴组件为平移关节,A轴组件和B轴组件为转动关节,X轴组件与Z轴组件垂直,X轴组件水平运动,Z轴组件上下运动,B轴组件安装于Z轴组件并带动一连接臂转动,A轴组件安装于连接臂一端并带动四头主轴转动。
本发明实施例提供了一种数控加工的伺服控制方法的具体实施方式,如图2所示,该方法具体包括:
S110:根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹;
在操作臂运动过程中,末端执行器的起始位置和终止位置已知,对应获得两位姿(即起始位置和终止位置操作臂末端的位姿)的各个关节角度。通过末端执行器实现两位姿的运动轨迹描述,通过起始点和终止端的关节构建一个轨迹函数(即运动方程)。运动轨迹的规划在关节空间中进行,对对应的关节进行插值运算,并对中间点进行数据点的密化,使得操作臂末端的运行轨迹形成连续光滑的曲线,进而保证操作臂按照规划的路径和轨迹运动,避免急速的运动加剧机构的磨损以及加速度突变可能引起的操作系统共振,确保操作臂运动的平滑性。
S120:根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量;
通过轨迹规划可以得知知操作臂末端的位姿,通过运动学反解得到各关节的关节变化量,关节变化量包括平移变化量和旋转变化量。各关节的变化量即期望各关节的变化量,也是执行单元的给定变化量。
S130:根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。
控制环节中控制器对于系统的控制精度及稳定性具有重要作用,控制器可优选用PID控制器。PID控制是将给定值r(t)与实际输出值y(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合形成控制量,对被控对象进行控制。PID控制的实现方式如下:
Figure BDA0004036798250000071
式中,y(t)—系统的输出;n(t)—给定值;e(t)—控制的输入,即偏差:e(t)=n(t)-y(t)被控量与给定值的偏差;u(t)—控制的输出;Kp—比例系数;Ti—积分时间常数;Td—微分时间常数。
通过调节比例系数、积分时间常数和微分时间常数的大小可以实现对伺服电机的精确控制,使得伺服电机能够根据期望值进行运转,并且在本步骤中通过动态补偿各伺服电机的转动惯量,当运行过程中任意一台伺服电机的速度出现波动时,剩余的其它伺服电机也会随之同步调整,进而保证各关节的运动,并且保证各关节运动合成的运动轨迹与操作臂末端的期望运行估计保持一致。
在本实施例中,通过对操作臂末端运动轨迹的规划可以保证操作臂末端按照规定的路径和轨迹运动,通过插补的形式可以保证操作臂末端运行轨迹的平滑性及连续性;利用运动学模型可精确的计算出操作臂末端到达期望位姿时各个关节的变化量,提高操作臂的运动精度,实现对工件的精确加工;通过伺服控制可以实现动作执行机构的精确动作,进而提高操作臂的动作精度。
在本发明一实施例中,根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异包括:
将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速;
利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号;
将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号;
将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。
在本发明一实施例中,将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号包括:
获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量;
根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益;
比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差;
根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和,得到各伺服电机的速度补偿信号。
为了方便理解,以X轴伺服电机为例进行说明,如图3所示:
ω1为X轴伺服电机的输出转速;ω2为Z轴伺服电机的输出转速;ω3为A轴伺服电机的输出转速;ω4为B轴伺服电机的输出转速。K12、K13、K14分别为X轴伺服电机与Z轴伺服电机的速度反馈增益、X轴伺服电机与A轴伺服电机的速度反馈增益、X轴伺服电机与B轴伺服电机的速度反馈增益。
其中,
Figure BDA0004036798250000091
Figure BDA0004036798250000092
Figure BDA0004036798250000093
式中,J1、J2、J3和J4分别为X轴伺服电机、Z轴伺服电机、A轴伺服电机和B轴伺服电机的转动惯量。
则X轴伺服电机的速度补偿信号为:
e1=K1212)+K1313)+K1414)。
在本实施例中,可消除过渡阶段或负载扰动引起的伺服电机间的速度差,当负载扰动等因素引起其中任意一台伺服电机速度波动时,系统中其它伺服电机也会收到该波动信息,从而做出调整。四头电主轴操作臂有四个运动轴,为多轴耦合同步控制系统,采用上述的速度补偿方式可以同步控制四个伺服电机的耦合控制,提高系统的可靠性和控制精度,从提高生产效率及产品质量。
在本发明一实施例中,伺服控制包括:
通过位置指令生成器将位置指令输入位置环控制器,并接收伺服电机的位置反馈;位置环控制器将速度指令输入速度环控制器,并接收伺服电机的速度反馈;速度环控制器将电流指令输入电流环控制器,并接收伺服电机的电流反馈;电流环控制器将脉宽调制信号输出输入到逆变器,所述逆变器连接到伺服电机。
在本实施例中,根据伺服电机的反馈信号形成伺服驱动控制,则是在伺服控制的角度提高伺服电机的精度,形成位置、速度、电流三闭环控制,可以有效避免因伺服电机内在的误差而影响操作臂的操作精度。
在本发明一实施例中,根据运动方程对关节进行插补包括:
将运动方程设置为:
θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5
式中,θ(t)为关节角度;a0、a1、a2、a3、a4、a5为各次项的系数;t为时间;
将插补的约束条件设置为:
θ0=a0
Figure BDA0004036798250000101
Figure BDA0004036798250000102
Figure BDA0004036798250000103
Figure BDA0004036798250000104
Figure BDA0004036798250000105
式中,θ0为t0时刻的关节角;θf为tf时刻的关节角;
Figure BDA0004036798250000106
为t0时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000107
为tf时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000108
为t0时刻的关节角加速度;
Figure BDA0004036798250000109
为tf时刻的关节角加速度;
根据运动方程和约束条件,得到各次项系数的值;
各次项系数的结果为:
a0=θ0
Figure BDA00040367982500001010
Figure BDA00040367982500001011
Figure BDA00040367982500001012
Figure BDA00040367982500001013
Figure BDA00040367982500001014
在本实施例中,在插补过程中共设置了六个边界条件,即起始位置的关节角、关节角速度和关节角加速度。并给出了各个参数的计算规则,通过此规则当设定好关节起始点关节角和终止点关节角和运动时间后,对关节进行仿真测试,最终结果如图4所示,表明各关节的关节角、关节角速度和关节角加速度曲线都是连续光滑的,因此不会发生系统的奇异性问题。
基于同一发明构思,本申请实施例还提供了一种数控加工的伺服控制装置,可以用于实现上述实施例所描述的方法,如下面的实施例所述。由于装置解决问题的原理与方法相似,因此装置的实施可以参见方法实施,重复之处不再赘述。以下所使用的,术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本发明提供了一种数控加工的伺服控制装置,如图5所示。在图5中,该装置包括:
轨迹规划模块210:根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹;
给定量生成模块220:根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量;
伺服控制模块230:根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。
在本发明一实施例中,所述伺服控制模块230包括:
将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速;
利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号;
将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号;
将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。
在本发明一实施例中,伺服控制模块230中将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号包括:
获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量;
根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益;
比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差;
根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和,得到各伺服电机的速度补偿信号。
在本发明一实施例中,伺服控制模块230中的所述伺服控制包括:
通过位置指令生成器将位置指令输入位置环控制器,并接收伺服电机的位置反馈;位置环控制器将速度指令输入速度环控制器,并接收伺服电机的速度反馈;速度环控制器将电流指令输入电流环控制器,并接收伺服电机的电流反馈;电流环控制器将脉宽调制信号输出输入到逆变器,所述逆变器连接到伺服电机。
在本发明一实施例中,轨迹规划模块210包括:
将运动方程设置为:
θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5
式中,θ(t)为关节角度;a0、a1、a2、a3、a4、a5为各次项的系数;t为时间;
将插补的约束条件设置为:
θ0=a0
Figure BDA0004036798250000121
Figure BDA0004036798250000122
Figure BDA0004036798250000123
Figure BDA0004036798250000124
Figure BDA0004036798250000125
式中,θ0为t0时刻的关节角;θf为tf时刻的关节角;
Figure BDA0004036798250000131
为t0时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000132
为tf时刻的关节角速度;
Figure BDA0004036798250000133
为t0时刻的关节角加速度;
Figure BDA0004036798250000134
为tf时刻的关节角加速度;
根据运动方程和约束条件,得到各次项系数的值。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式,参见图6,电子设备300具体包括如下内容:
处理器310、存储器320、通信单元330和总线340;
其中,处理器310、存储器320、通信单元330通过总线340完成相互间的通信;通信单元330用于实现服务器端设备以及终端设备等相关设备之间的信息传输。
处理器310用于调用存储器320中的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的方法中的全部步骤。
本领域普通技术人员应理解:存储器可以是,但不限于,随机存取存储器(RandomAccess Memory,简称:RAM),只读存储器(Read Only Memory,简称:ROM),可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory,简称:PROM),可擦除只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory,简称:EPROM),电可擦除只读存储器(ElectricErasable Programmable Read-Only Memory,简称:EEPROM)等。其中,存储器用于存储程序,处理器在接收到执行指令后,执行程序。进一步地,上述存储器内的软件程序以及模块还可包括操作系统,其可包括各种用于管理系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动,并可与各种硬件或软件组件相互通信,从而提供其它软件组件的运行环境。
处理器可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称:CPU)、网络处理器(NetworkProcessor,简称:NP)等。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。
本申请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包括程序,所述程序在被处理器执行时用于执行前述任一方法实施例提供的方法。
本领域普通技术人员应理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质,具体的介质类型本申请不做限制。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明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发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数控加工的伺服控制方法,其特征在于,所述方法包括:
根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹;
根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量;
根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。
2.如权利要求1所述的一种数控加工的伺服控制方法,其特征在于,所述根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异包括:
将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速;
利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号;
将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号;
将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。
3.如权利要求2所述的一种数控加工的伺服控制方法,其特征在于,所述将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号包括:
获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量;
根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益;
比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差;
根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和,得到各伺服电机的速度补偿信号。
4.如权利要求2所述的一种数控加工的伺服控制方法,其特征在于,所述伺服控制包括:
通过位置指令生成器将位置指令输入位置环控制器,并接收伺服电机的位置反馈;位置环控制器将速度指令输入速度环控制器,并接收伺服电机的速度反馈;速度环控制器将电流指令输入电流环控制器,并接收伺服电机的电流反馈;电流环控制器将脉宽调制信号输出输入到逆变器,所述逆变器连接到伺服电机。
5.如权利要求1所述的一种数控加工的伺服控制方法,其特征在于,所述根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹包括:
将运动方程设置为:
θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5
式中,θ(t)为关节角度;a0、a1、a2、a3、a4、a5为各次项的系数;t为时间;
将插补的约束条件设置为:
θ0=a0
式中,θ0为t0时刻的关节角;θf为tf时刻的关节角;为t0时刻的关节角速度;为tf时刻的关节角速度;为t0时刻的关节角加速度;为tf时刻的关节角加速度;
根据运动方程和约束条件,得到各次项系数的值。
6.一种数控加工的伺服控制装置,其特征在于,该装置包括:
轨迹规划模块:根据运动方程对关节进行插补,规划操作臂末端的运动轨迹;
给定量生成模块:根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量;
伺服控制模块:根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转,在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。
7.如权利要求6所述的一种数控加工的伺服控制装置,其特征在于,所述伺服控制模块包括:
将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速;
利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号;
将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号;
将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。
8.如权利要求7所述的一种数控加工的伺服控制装置,其特征在于,所述伺服控制模块中将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较,得到速度补偿信号包括:
获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量;
根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益;
比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值,得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差;
根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和,得到各伺服电机的速度补偿信号。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
处理器、存储器、与网关通信的接口;
存储器用于存储程序和数据,所述处理器调用存储器存储的程序,以执行权利要求1至5任一项所述的一种数控加工的伺服控制方法。
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包括程序,所述程序在被处理器执行时用于执行权利要求1至5任一项所述的一种数控加工的伺服控制方法。
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