CN116224786A - 一种运动控制参数调整方法及运动控制卡 - Google Patents

一种运动控制参数调整方法及运动控制卡 Download PDF

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CN116224786A
CN116224786A CN202310001707.3A CN202310001707A CN116224786A CN 116224786 A CN116224786 A CN 116224786A CN 202310001707 A CN202310001707 A CN 202310001707A CN 116224786 A CN116224786 A CN 116224786A
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CN
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time
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CN202310001707.3A
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冀运景
朱鹏程
刘鹏飞
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Shenzhen Magic Ray Technology Co ltd
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Shenzhen Magic Ray Technology Co ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

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Abstract

本申请涉及高精高速运动控制领域，公开了一种运动控制参数调整方法及运动控制卡，该运动控制参数调整方法包括：计算实际运动距离比例；定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定合适的运动控制参数；根据运动控制参数和实际运动距离比例计算出优化速度、优化加速度、优化减速度。本申请通过将运动控制参数自适应调整，有效减小了运动设备的抖动，提高了运动设备的速度控制精度，进而提升了运动设备的综合性能。

Description

一种运动控制参数调整方法及运动控制卡
技术领域
本申请涉及高精高速运动控制领域，公开了一种运动控制参数调整方法及运动控制卡。
背景技术
运动控制卡是一种基于PC机及工业PC机、用于各种运动控制场合的上位控制单元，例如对位移、速度、加速度等运动的控制。运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速数字信号处理器(digital signal processor，DSP)作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作，例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等；控制卡完成运动控制的所有细节，包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等。
在使用运动控制卡对设备进行运动控制时，多数普通运动控制卡仅支持T型速度曲线，T型速度曲线的优点是加/减速过程中加/减速度恒定，设备响应快；缺点是在从静止状态到开始加速、从加速过程转换到匀速过程、从匀速过程开始减速或从加速过程直接减速，以及从减速过程转换到静止状态时速度均有突变，且相同工况下加/减速度越大速度突变现象越严重，容易引起设备振动，从而造成在相同的硬件配置下更容易出现过冲问题，最终运动控制所需时间过长，运动控制精度不高的问题。
同时，设备在运动过程中会一直使用同一组参数，例如，速度Vmax、加速度Amax、减速度Dmax，如果参数设置过大，振动及过冲问题明显，并且在短距离运动的情况下无法达到速度Vmax，真正能节省的运动时间十分有限；如果参数设置过小，设备振动及过冲问题有明显改善，但运动时间明显增加，会导致达不到设计要求。
发明内容
本申请实施例提供一种运动控制参数调整方法及运动控制卡，以解决现有技术中运动设备的加/减速度越大速度突变现象越严重，容易引起设备振动，从而造成在相同的硬件配置下出现过冲，最终运动控制所需时间过长，运动控制精度不高，且参数设置过小导致运动时间明显增加的问题。
为解决上述问题，本申请实施例提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种运动控制参数调整方法，应用于运动控制卡，包括：
计算运动设备的实际运动距离比例；
定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定运动控制参数；
根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算运动设备的优化速度、优化加速度、优化减速度。
在一些实施例中，计算运动设备的实际运动距离比例，包括：
获取运动设备的最大速度、最大加速度、最大减速度；
计算速度从零到最大速度的加速时间、速度从最大速度到零的减速时间，其中，加速时间和与减速时间相等，计算速度从零到最大速度的加速时间和速度从最大速度到零的减速时间的公式如下：
Tacc＝Vmax/Amax
Tdec＝Vmax/Dmax＝Vmax/Amax
其中，Vmax为运动设备的最大速度，Amax为运动设备的最大加速度，Dmax为运动设备的最大减速度，Tacc为运动设备的速度从零到最大速度的加速时间，Tdec为运动设备的速度从最大速度到零的减速时间。
在一些实施例中，计算实际运动距离比例，包括：
根据加速时间和减速时间，计算出速度从零到最大速度的加速距离和速度从最大速度到零的减速距离，以及达到最大速度的最小点位运动距离，其中，加速距离和减速距离相等，计算速度从零到最大速度的加速距离和速度从最大速度到零的减速距离，以及达到最大速度的最小点位运动距离的公式如下：
Figure BDA0004035175760000021
Figure BDA0004035175760000022
Svmax＝Sacc+Sdec＝2*Sacc
其中，Sacc为运动设备的速度从零到最大速度的加速距离，Sdec为运动设备的速度从最大速度到零的减速距离，Svmax为运动设备的达到最大速度的最小点位运动距离，Amax为运动设备的最大加速度，Dmax为运动设备的最大减速度，Tacc为运动设备的速度从零到最大速度的加速时间，Tdec为运动设备的速度从最大速度到零的减速时间。
在一些实施例中，计算实际运动距离比例，包括：
获取运动设备的实际运动距离；
根据实际运动距离，计算实际运动距离比例，公式如下：
Ptgt＝Stgt/Svmax
其中，Ptgt为运动设备的实际运动距离比例，Stgt为运动设备的实际运动距离，Svmax为运动设备的达到最大速度的最小点位运动距离。
在一些实施例中，定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定运动控制参数，包括：
预设一组从小到大排列的运动距离比例与控制优化时间的参数组合(P1、Topt1)，(P2、Topt2)，(P3、Topt3)，其中，P1为第一运动距离比例，P2为第二运动距离比例，P3为第三运动距离比例，Topt1为第一控制优化时间参数，Topt2为第二控制优化时间参数，Topt3为第三控制优化时间参数。
在一些实施例中，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当实际运动距离比例小于第一运动距离比例时，其中，第一运动距离比例大于零，且第一运动距离比例小于第二运动距离比例且小于一；
计算第一加速时间：
Figure BDA0004035175760000031
其中，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Stgt为运动设备的实际运动距离，Amax为运动设备的最大加速度，
再计算增加了优化时间的优化加速时间：
Figure BDA0004035175760000032
其中，T′acc为运动设备的优化加速时间，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Topt1为第一控制优化时间参数，
最后计算优化加速度：
Figure BDA0004035175760000033
其中，Aopt为运动设备的优化加速度，Stgt为运动设备的实际运动距离，T′acc为运动设备的优化加速时间，
此时，优化减速度与优化加速度相等：
Dopt＝Aopt
其中，Dopt为运动设备的优化减速度，Aopt为运动设备的优化加速度，
且优化速度与最大速度相等：
Vopt＝Vmax
其中，Vopt为运动设备的优化速度，Vmax为运动设备的最大速度。
在一些实施例中，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当实际运动距离比例大于等于第一运动距离比例且实际运动距离比例小于第二运动距离比例时，其中，第一运动距离比例小于第二运动距离比例且小于一；
计算第一加速时间Tacc1：
Figure BDA0004035175760000041
其中，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Stgt为运动设备的实际运动距离，Amax为运动设备的最大加速度，
再计算优化加速时间，此时，优化加速时间全部用于加速：
Figure BDA0004035175760000042
得到优化速度和优化加速度，
此时，优化减速度与优化加速度相等：
Dopt＝Aopt
当实际运动距离比例大于等于第二运动距离比例并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时，其中，第三运动距离比例大于一；
当实际运动距离比例大于等于第二运动距离比例并且实际运动距离比例小于一时；
计算第一加速时间Tacc1：
Figure BDA0004035175760000043
计算达到的最大速度V′max：
Figure BDA0004035175760000044
计算增加匀速段的对应公式：
Figure BDA0004035175760000045
即，
Figure BDA0004035175760000051
得到优化速度Vopt，
此时，优化加速度Aopt与最大加速度Amax相等，优化减速度Dopt与最大减速度Dmax相等：
Aopt＝Amax，Dopt＝Dmax。
在一些实施例中，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当实际运动距离比例大于一并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时；
计算第一加速时间Tacc1：
Tacc1＝Vmax/Amax
计算原有匀速运动时间Tcst：
Figure BDA0004035175760000052
计算优化后的匀速段对应公式：
Figure BDA0004035175760000053
即，
Figure BDA0004035175760000054
得到优化速度，
优化加速度与最大加速度相等，优化减速度与最大减速度相等：
Aopt＝Amax，Dopt＝Dmax。
在一些实施例中，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当实际运动距离比例大于等于第三运动距离比例时；
将最大速度确定为优化速度；
将最大加速度确定为优化加速度；
将最大减速度确定为优化减速度。
第二方面，本申请实施例提供一种运动控制卡，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如第一方面中所描述的部分或全部方法。
本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况下：本申请实施例提供的一种运动控制参数调整方法及运动控制卡，该运动控制参数调整方法包括：计算实际运动距离比例；定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定合适的运动控制参数；根据运动控制参数和实际运动距离比例计算出优化速度、优化加速度、优化减速度。本申请通过将运动控制参数自适应调整，有效减小了运动设备的抖动，提高了运动设备的速度控制精度，进而提升了运动设备的综合性能。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种运动控制参数调整方法的流程示意图；
图3是图2中步骤S21的细化流程示意图；
图4是图2中步骤S22的细化流程示意图；
图5是图2中步骤S23的细化流程示意图；
图6是图2中步骤S23的细化流程示意图；
图7是图2中步骤S23的细化流程示意图；
图8是图2中步骤S23的细化流程示意图；
图9是图2中步骤S23的细化流程示意图；
图10是本申请实施例提供的一种运动控制卡的结构示意图。
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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，如果不冲突，本申请实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。此外，本文所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图；
如图1所示，该应用环境100，包括：可编程逻辑控制器(Programmable logicController，PLC)10、控制卡20、步进电机30，其中可编程逻辑控制器10与控制卡20通过网络通信连接，控制卡20与步进电机30通过网络通信连接，其中该网络包括有线网络和/或无线网络。可以理解的是，该网络包括2G、3G、4G、5G、无线局域网、蓝牙等无线网络，也可以包括串口线、网线等有线网络。
在本申请实施例中，该可编程逻辑控制器10包括中央处理器(CPU)、电源、储存器以及输入、输出接口电路。中央处理器是可编程逻辑控制器的控制中枢，也是可编程逻辑控制器的核心部件，其性能决定了可编程逻辑控制器的性能。中央处理器由控制器、运算器和寄存器组成，通过地址总线、控制总线与存储器的输入/输出接口电路相连。中央处理器设置于可编程逻辑控制器主体，在进行锡膏检测时，中央处理器用于负责读取指令，对指令译码并执行指令，处理和运行用户程序，进行逻辑和数学运算。
在本申请实施例中，电源用于将交流电转换成可编程逻辑控制器10内部所需的直流电，内部的开关电源为可编程逻辑控制器10的中央处理器、存储器等电路提供直流电源，使可编程逻辑控制器能正常工作。
可以理解的是，该电源包括但不限于220V交流电源和24V直流电源，为可编程逻辑控制器的中央处理器、存储器等电路提供的直流电源包括但不限于5V、12V、24V直流电源，可编程逻辑控制器10采用的供电方式包括但不限于开关式稳压电源供电。
在本申请实施例中，存储器是具有记忆功能的半导体电路，其作用是存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。其中系统程序是控制可编程逻辑控制器实现各种功能的程序，由可编程逻辑控制器10生产厂家编写，并固化到只读存储器(ROM)中，用户不能访问。
可以理解的是，该存储器包括但不限于：FLASH闪存、NAND闪存、垂直NAND闪存(VNAND)、NOR闪存、电阻随机存取存储器(RRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)、铁电随机存取存储器(FRAM)、自旋转移扭矩随机存取存储器(STT-RAM)等设备中的一种或多种。
在本申请实施例中，输入、输出接口(I/O接口)是中央处理器与外部设备之间交换信息的连接电路，输入、输出接口通过总线与中央处理器相连。其中，输入接口与控制卡20相连，输出接口与步进电机30相连，在进行锡膏检测时，由控制卡20发出指令，通过输入接口将指令传送给中央处理器，由中央处理器对指令译码并执行指令，通过输出接口驱动步机电机30，由步进电机30驱动滑轨。
输入、输出接口(I/O接口)分为总线接口和通信接口两类。输入、输出接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入中央处理器；可编程逻辑控制器的输出接口电路的作用是将中央处理器向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。
计算机输入输出接口用于外部设备或用户电路与中央处理器之间进行数据、信息交换以及控制，使用时通过微型计算机总线接口使微型计算机总线把外部设备和用户电路连接起来。
可编程逻辑控制器的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。可以理解的是，输出接口电路的类型包括但不限于：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。
在本申请实施例中，控制卡20是基于计算机总线，利用高性能微处理器及大规模可编程器件实现多个步进电机的多轴协调控制的一种高性能的步进电机运动控制卡，包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能，控制卡可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，其脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈，提供机器准确的位置，纠正传动过程中产生的误差。具体来说，就是将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起，使其具有步进电机控制所需的各种速度、位置控制功能，而这些功能能够通过计算机方便地调用。
在本申请实施例中，控制卡可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、ARM(Acorn RISC Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。控制器还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置，或者微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、系统级芯片(System on Chip，SoC)中的一种或多种组合。
在本申请实施例中，步进电机是一个完成数字模式转化的执行元件，接收数字控制信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。
请参见图2，图2是本申请实施例提供的一种运动控制参数调整方法的流程示意图；
如图2所示，该运动控制参数调整方法，应用于运动控制卡，包括：
步骤S21：计算运动设备的实际运动距离比例。
具体的，通过获取存储在运动设备的运动控制卡中的运动控制参数，其中，运动控制参数包括最大速度、最大加速度、最大减速度，可以计算出速度从零到最大速度的加速时间、速度从最大速度到零的减速时间。接着，基于加速时间、减速时间进而计算出速度从零到最大速度的加速距离、速度从最大速度到零的减速距离，以及能达到最大速度的最小点位运动距离，其中，加速距离是运动设备速度从零加速到最大速度所运动的距离，减速距离是运动设备速度从最大速度减速到零所运动的距离，最小点位运动距离是运动设备速度从零加速到最大速度，然后再马上减速零所需的距离。最后，通过获取运动设备的运动控制卡中的实际运动距离，再根据最小点位运动距离计算出运动设备的实际运动距离比例。
步骤S22：定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定运动控制参数。
具体的，上述步骤S21提到的最大速度、最大加速度、最大减速度等参数，是运动设备在运动时可以使用的最大数值，根据上述分析，在本申请实施例中，在控制设备运动时，不必将其参数作为所有运动的统一控制参数，而是预设一组从小到大排列的运动距离比例与控制优化时间的参数组合(P1、Topt1)，(P2、Topt2)，(P3、Topt3)，其中，P1为第一运动距离比例，P2为第二运动距离比例，P3为第三运动距离比例，Topt1为第一控制优化时间参数，Topt2为第二控制优化时间参数，Topt3为第三控制优化时间参数。且其中0<P1<P2<1且P3>1。可以根据下列步骤S23的技术方案计算出优化的优化速度、优化加速度、优化减速度。
步骤S23：根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算运动设备的优化速度、优化加速度、优化减速度。
具体的，根据运动控制参数和实际运动距离比例，控制运动控制参数自适应调整，具体的，划分出五个阶段控制运动控制参数自适应调整，第一阶段代表的是实际运动距离远小于最小点位运动距离的情况，第二阶段代表的是实际运动距离小于最小点位运动距离的情况，第三阶段代表的是实际运动距离稍微小于最小点位运动距离的情况，第四阶段是实际运动距离稍微大于最小点位运动距离的情况，第五阶段是实际运动距离明显大于最小点位运动距离的情况。根据上述不同的五个阶段控制运动控制参数自适应调整，即根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算运动设备的优化速度、优化加速度、优化减速度，以完成运动控制参数自适应调整。
请参见图3，图3是图2中步骤S21的细化流程示意图；
如图3所示，计算实际运动距离比例，包括：
步骤S211：获取运动设备的最大速度、最大加速度、最大减速度。
具体的，获取存储在运动设备的运动控制卡中的运动控制参数，其中，运动控制参数包括最大速度、最大加速度、最大减速度。
步骤S212：计算速度从零到最大速度的加速时间、速度从最大速度到零的减速时间。
具体的，计算速度从零到最大速度的加速时间、速度从最大速度到零的减速时间，其中，加速时间和与减速时间相等。
其中，计算速度从零到最大速度的加速时间和速度从最大速度到零的减速时间的公式如下：
Tacc＝Vmax/Amax
Tdec＝Vmax/Dmax＝Vmax/Amax
其中，Vmax为运动设备的最大速度，Amax为运动设备的最大加速度，Dmax为运动设备的最大减速度，Tacc为运动设备的速度从零到最大速度的加速时间，Tdec为运动设备的速度从最大速度到零的减速时间。
步骤S213：根据加速时间和减速时间，计算出速度从零到最大速度的加速距离和速度从最大速度到零的减速距离，以及达到最大速度的最小点位运动距离。
具体的，根据加速时间和减速时间，计算出速度从零到最大速度的加速距离和速度从最大速度到零的减速距离，以及达到最大速度的最小点位运动距离，其中，加速距离和减速距离相等。
其中，计算速度从零到最大速度的加速距离和速度从最大速度到零的减速距离，以及达到最大速度的最小点位运动距离的公式如下：
Figure BDA0004035175760000101
Figure BDA0004035175760000102
Svmax＝Sacc+Sdec＝2*Sacc
其中，Sacc为运动设备的速度从零到最大速度的加速距离，Sdec为运动设备的速度从最大速度到零的减速距离，Svmax为运动设备的达到最大速度的最小点位运动距离，Amax为运动设备的最大加速度，Dmax为运动设备的最大减速度，Tacc为运动设备的速度从零到最大速度的加速时间，Tdec为运动设备的速度从最大速度到零的减速时间。
步骤S214：获取运动设备的实际运动距离。
具体的，获取存储在运动设备的运动控制卡中的实际运动距离，其中，运动控制参数还包括实际运动距离。
步骤S215：根据实际运动距离，计算实际运动距离比例。
具体的，根据实际运动距离，计算实际运动距离比例，公式如下：
Ptgt＝Stgt/Svmax
其中，Ptgt为运动设备的实际运动距离比例，Stgt为运动设备的实际运动距离，Svmax为运动设备的达到最大速度的最小点位运动距离。
请参见图4，图4是图2中步骤S22的细化流程示意图；
如图4所示，定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定运动控制参数，包括：
步骤S221：预设一组从小到大排列的运动距离比例与控制优化时间的参数组合(P1、Topt1)，(P2、Topt2)，(P3、Topt3)。
具体的，在本申请实施例中，预设一组从小到大排列的运动距离比例与控制优化时间的参数组合(P1、Topt1)，(P2、Topt2)，(P3、Topt3)，其中，P1为第一运动距离比例，P2为第二运动距离比例，P3为第三运动距离比例，Topt1为第一控制优化时间参数，Topt2为第二控制优化时间参数，Topt3为第三控制优化时间参数。且其中0<P1<P2<1且P3>1。可以根据下列步骤S23的技术方案计算出优化的优化速度、优化加速度、优化减速度。
请参见图5，图5是图2中步骤S23的细化流程示意图；
如图5所示，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
步骤S251：当实际运动距离比例小于第一运动距离比例时。
具体的，划分出五个阶段控制运动控制参数自适应调整，当运动设备的运动状态处于第一阶段，即当运动设备的实际运动距离比例小于第一运动距离比例时，其中，第一运动距离比例大于零，且第一运动距离比例小于第二运动距离比例且小于一。
步骤S252：计算第一加速时间。
根据加/减速段的运动距离计算公式
Figure BDA0004035175760000121
可推导出/>
Figure BDA0004035175760000122
即加速度与时间的平方成反比。当距离不变，小幅增加运动时间，可大幅减少加/减速度，有利于减少设备振动、增加设备的平稳性。
具体的，先计算第一加速时间：
Figure BDA0004035175760000123
其中，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Stgt为运动设备的实际运动距离，Amax为运动设备的最大加速度。由于Stgt是当前运动设备的实际运动距离，也就是当前点和下一个点之前的直线距离。因为加减速过程对称，所以加速距离为
Figure BDA0004035175760000124
简化后得上述等式。
步骤S253：计算增加了优化时间的优化加速时间。
具体的，计算增加了优化时间的优化加速时间：
Figure BDA0004035175760000125
其中，Ta'cc为运动设备的优化加速时间，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Topt1为第一控制优化时间参数。Topt1是设定参数，为当前运动距离下可接受的增加的运动时间，达到更好的运动效果，使用1/2是因为另外的1/2用于对称的减速。
步骤S254：计算优化加速度。
具体的，计算优化后的加速度Aopt：
Figure BDA0004035175760000126
同理，因为加减速过程对称，所以加速距离为
Figure BDA0004035175760000127
简化后得上述等式。
步骤S255：优化减速度与优化加速度相等，优化速度与最大速度相等。
具体的，由于此阶段的加减速过程对称，因此优化减速度与优化加速度相等，即Dopt与Aopt相等，且此阶段下，到达最大速度即开始减速，没有匀速运动的过程，因此Vopt不参与计算与控制，此时赋一个给定值即可。在本申请实施例中，将此阶段下的Vopt赋予定值Vmax，即Vopt＝Vmax。
综上，在运动设备处于第一阶段时，即当实际运动距离比例小于第一运动距离比例时，此时实际运动距离远小于最小点位运动距离，通过设置第一控制优化时间参数Topt1，计算出优化加速时间，再根据优化加速时间计算优化后的加速度Aopt，此时由于加减速过程对称，因此，优化减速度与优化加速度相等，且由于此时运动设备到达最大速度即开始减速，没有匀速运动的过程，因此Vopt不参与计算与控制，此时将最大速度赋值给优化速度。
请参见图6，图6是图2中步骤S23的细化流程示意图；
如图6所示，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
步骤S261：当实际运动距离比例大于等于第一运动距离比例且实际运动距离比例小于第二运动距离比例时。
具体的，划分出五个阶段控制运动控制参数自适应调整，当运动设备的运动状态处于第二阶段，即当实际运动距离比例大于等于第一运动距离比例且实际运动距离比例小于第二运动距离比例时，其中，第一运动距离比例小于第二运动距离比例且小于一。
步骤S262：计算第一加速时间。
根据加/减速段的运动距离计算公式
Figure BDA0004035175760000131
可推导出/>
Figure BDA0004035175760000132
即加速度与时间的平方成反比。当距离不变，小幅增加运动时间，可大幅减少加/减速度，有利于减少设备振动、增加设备的平稳性。
具体的，先计算第一加速时间：
Figure BDA0004035175760000133
其中，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Stgt为运动设备的实际运动距离，Amax为运动设备的最大加速度。由于Stgt是当前运动设备的实际运动距离，也就是当前点和下一个点之前的直线距离。因为加减速过程对称，所以加速距离为
Figure BDA0004035175760000134
简化后得上述等式。
步骤S263：计算优化加速时间。
具体的，计算优化加速时间，其中，该优化加速时间全部用于加速，根据优化加速时间、第二控制优化时间参数、优化速度、优化加速度与最大速度之间的关系方程组获得优化速度和优化加速度。其中，关于优化加速时间、第二控制优化时间参数、优化速度、优化加速度与最大速度之间的关系方程组如下：
Figure BDA0004035175760000135
其中，Ta'cc为运动设备的优化加速时间，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Topt2为第二控制优化时间参数，Amax为运动设备的最大加速度，Aopt为运动设备的优化加速度，Vopt为运动设备的优化速度。
步骤S264：得到优化速度和优化加速度。
进一步的，根据上述方程组获得优化速度和优化加速度。需要说明的是，上述情况下的优化速度和优化加速度的解不是唯一的，在本申请实施例中，通过取优的方式结合实际情况确定最优的优化速度和优化加速度。
步骤S265：优化减速度与优化加速度相等。
具体的，由于此阶段的加减速过程对称，因此优化减速度与优化加速度相等，即Dopt与Aopt相等。
综上，在运动设备处于第二阶段时，即当实际运动距离比例大于等于第一运动距离比例且实际运动距离比例小于第二运动距离比例时，此时实际运动距离小于最小点位运动距离，通过设置第二控制优化时间参数Topt2，结合优化加速时间、第二控制优化时间参数、优化速度、优化加速度与最大速度之间的关系方程组，计算出优化加速时间，并结合实际情况确定优化速度和优化加速度，此时由于加减速过程对称，因此，优化减速度与优化加速度相等，即Dopt与Aopt相等。
请参见图7，图7是图2中步骤S23的细化流程示意图；
如图7所示，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
步骤S271：当实际运动距离比例大于等于第二运动距离比例并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时。
具体的，划分出五个阶段控制运动控制参数自适应调整，当运动设备的运动状态处于第三阶段，即当实际运动距离比例大于等于第二运动距离比例并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时，其中，第三运动距离比例大于一。
步骤S272：计算第一加速时间。
具体的，根据加/减速段的运动距离计算公式
Figure BDA0004035175760000141
可推导出/>
Figure BDA0004035175760000142
即加速度与时间的平方成反比。当距离不变，小幅增加运动时间，可大幅减少加/减速度，有利于减少设备振动、增加设备的平稳性。
具体的，先计算第一加速时间：
Figure BDA0004035175760000143
其中，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Stgt为运动设备的实际运动距离，Amax为运动设备的最大加速度。由于Stgt是当前运动设备的实际运动距离，也就是当前点和下一个点之前的直线距离。因为加减速过程对称，所以加速距离为
Figure BDA0004035175760000151
简化后得上述等式。
步骤S273：计算达到的最大速度。
具体的，计算达到的最大速度V′max：
Figure BDA0004035175760000152
其中，V′max为运动设备运动时达到的实际最大速度，Amax为运动设备的最大加速度，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Stgt为运动设备的实际运动距离。
步骤S274：计算增加匀速段的对应公式得到优化速度。
具体的，计算增加匀速段的对应公式如下：
Figure BDA0004035175760000153
即，
Figure BDA0004035175760000154
其中，V′max为运动设备达到的最大速度，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Topt3为第三控制优化时间参数，Amax为运动设备的最大加速度，Aopt为运动设备的优化加速度，Vopt为运动设备的优化速度。
根据上述方程组，计算得到优化速度Vopt。
步骤S275：优化加速度与最大加速度相等，优化减速度与最大减速度相等。
此种情况下，运动设备到达最大速度时开始匀速运动，此时运动设备的优化加速度等于最大加速度，同理，运动设备的优化减速度等于最大减速度。
即Aopt＝Amax，Dopt＝Dmax。
综上，在运动设备处于第三阶段时，即当实际运动距离比例大于等于第二运动距离比例并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时，此时实际运动距离稍微小于最小点位运动距离，通过设置第三控制优化时间参数Topt3，结合增加匀速段的对应公式的关系方程组，计算出优化速度，由于此时运动设备到达最大速度时开始匀速运动，因此此时运动设备的优化加速度等于最大加速度，同理，运动设备的优化减速度等于最大减速度。
请参见图8，图8是图2中步骤S23的细化流程示意图；
如图8所示，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
步骤S281：当实际运动距离比例大于一并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时。
具体的，划分出五个阶段控制运动控制参数自适应调整，当运动设备的运动状态处于第四阶段，即当实际运动距离比例大于一并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时。
步骤S282：计算第一加速时间。
具体的，计算第一加速时间Tacc1：
Tacc1＝Vmax/Amax
其中，Tacc1为运动设备的第一加速时间，Amax为运动设备的最大加速度。
由于该情况下的实际运动距离大于最小点位运动距离，因此，该情况下的运动设备的第一加速时间由上述方程组成。
步骤S283：计算原有匀速运动时间。
具体的，计算原有匀速运动时间Tcst：
Figure BDA0004035175760000161
其中，Tcst为原有匀速运动时间，Stgt为运动设备的实际运动距离，Svmax为运动设备的达到最大速度的最小点位运动距离，由于该情况下的实际运动距离大于最小点位运动距离，因此计算原有匀速运动时间Tcst由上述方程组成。
步骤S284：计算优化后的匀速段对应公式得到优化速度。
具体的，计算优化后的匀速段对应公式：
Figure BDA0004035175760000162
即，
Figure BDA0004035175760000163
其中，Vmax为运动设备最大速度，Tcst为原有匀速运动时间，Topt3为第三控制优化时间参数，Amax为运动设备的最大加速度，Vopt为运动设备的优化速度。
根据上述方程组，计算得到优化速度Vopt。
步骤S285：优化加速度与最大加速度相等，优化减速度与最大减速度相等。
具体的，此种情况下，运动设备到达最大速度时开始匀速运动，此时运动设备的优化加速度等于最大加速度，同理，运动设备的优化减速度等于最大减速度。
即Aopt＝Amax，Dopt＝Dmax。
综上，在运动设备处于第四阶段时，即当实际运动距离比例大于一并且实际运动距离比例小于第三运动距离比例时，此时实际运动距离稍微大于最小点位运动距离，通过设置第三控制优化时间参数Topt3，结合匀速段的对应公式的关系方程组，计算出优化速度，由于此时运动设备到达最大速度时开始匀速运动，因此此时运动设备的优化加速度等于最大加速度，同理，运动设备的优化减速度等于最大减速度。
请参见图9，图9是图2中步骤S23的细化流程示意图；
如图9所示，根据运动控制参数和实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
步骤S291：当实际运动距离比例大于等于第三运动距离比例时。
具体的，划分出五个阶段控制运动控制参数自适应调整，当运动设备的运动状态处于第五阶段，即当实际运动距离比例大于等于第三运动距离比例时。
步骤S292：将最大速度确定为优化速度。
步骤S293：将最大加速度确定为优化加速度。
步骤S294：将最大减速度确定为优化减速度。
具体的，由于此时运动距离足够大，将最大速度、最大加速度、最大减速度赋值给优化速度、优化加速度、优化减速度，即：
Vopt＝Vmax
Aopt＝Amax
Dopt＝Dmax
综上，在运动设备处于第五阶段时，即当实际运动距离比例大于等于第三运动距离比例时，此时实际运动距离明显大于最小点位运动距离，由于此时运动距离足够大，将最大速度、最大加速度、最大减速度赋值给优化速度、优化加速度、优化减速度，以完成运动控制参数自适应调整。
请参见图10，图10是本申请实施例提供的一种运动控制卡的结构示意图；
如图10所示，运动控制卡1000包括：至少一个处理器1001；以及，与至少一个处理器1001通信连接的存储器1002，图10中以其以一个处理器1001为例。存储器1002存储有可被至少一个处理器1001执行的指令，指令被至少一个处理器1001执行，以使至少一个处理器1001能够执行上述图2至图9的运动控制参数调整方法。处理器1001和存储器1002可以通过总线或者其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。
本申请实施例中，运动控制卡1000包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类运动控制卡包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类运动控制卡包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放视频内容，一般也具备移动上网特性。该类设备包括：视频播放器，掌上游戏机，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)其他具有视频播放功能和上网功能的运动控制卡。
存储器1002作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的运动控制参数调整方法对应的程序指令/模块。处理器1001通过运行存储在存储器1002中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的运动控制参数调整方法。
存储器1002可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据运动控制参数调整的装置的使用所创建的数据等。此外，存储器1002可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器1002可选包括相对于处理器1001远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至运动控制参数调整的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器1002中，当被一个或者多个处理器1001执行时，执行上述任意方法实施例中的运动控制参数调整方法，例如，执行以上描述的图2至图9的方法步骤。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
本申请实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图2至图9的方法步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时时，使计算机执行上述任意方法实施例中的运动控制参数调整方法，例如，执行以上描述的图2至图9的方法步骤。
本申请实施例提供的一种运动控制参数调整方法、运动控制卡及汽车，该运动控制参数调整方法包括：计算实际运动距离比例；定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定合适的运动控制参数；根据运动控制参数和实际运动距离比例计算出优化速度、优化加速度、优化减速度。本申请通过将运动控制参数自适应调整，有效减小了运动设备的抖动，提高了运动设备的速度控制精度，进而提升了运动设备的综合性能。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种运动控制参数调整方法，其特征在于，应用于运动控制卡，包括：
计算运动设备的实际运动距离比例；
定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定运动控制参数；
根据所述运动控制参数和所述实际运动距离比例，计算所述运动设备的优化速度、优化加速度、优化减速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算运动设备的实际运动距离比例，包括：
获取所述运动设备的最大速度、最大加速度、最大减速度；
计算速度从零到所述最大速度的加速时间、速度从所述最大速度到零的减速时间，其中，所述加速时间和所述与所述减速时间相等，计算速度从零到所述最大速度的加速时间和速度从所述最大速度到零的减速时间的公式如下：
Tacc＝Vmax/Amax
Tdec＝Vmax/Dmax＝Vmax/Amax
其中，Vmax为所述运动设备的最大速度，Amax为所述运动设备的最大加速度，Dmax为所述运动设备的最大减速度，Tacc为所述运动设备的速度从零到所述最大速度的加速时间，Tdec为所述运动设备的速度从所述最大速度到零的减速时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算实际运动距离比例，包括：
根据所述加速时间和所述减速时间，计算出速度从零到最大速度的加速距离和速度从最大速度到零的减速距离，以及达到最大速度的最小点位运动距离，其中，所述加速距离和所述减速距离相等，计算速度从零到最大速度的加速距离和速度从最大速度到零的减速距离，以及达到最大速度的最小点位运动距离的公式如下：
Figure FDA0004035175750000011
Figure FDA0004035175750000012
Svmax＝Sacc+Sdec＝2*Sacc
其中，Sacc为所述运动设备的速度从零到最大速度的加速距离，Sdec为所述运动设备的速度从最大速度到零的减速距离，Svmax为所述运动设备的达到最大速度的最小点位运动距离，Amax为所述运动设备的最大加速度，Dmax为所述运动设备的最大减速度，Tacc为所述运动设备的速度从零到所述最大速度的加速时间，Tdec为所述运动设备的速度从所述最大速度到零的减速时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算实际运动距离比例，包括：
获取运动设备的实际运动距离；
根据所述实际运动距离，计算实际运动距离比例，公式如下：
Ptgt＝Stgt/Svmax
其中，Ptgt为所述运动设备的实际运动距离比例，Stgt为所述运动设备的实际运动距离，Svmax为所述运动设备的达到最大速度的最小点位运动距离。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定义运动距离比例并设置控制优化时间，确定运动控制参数，包括：
预设一组从小到大排列的运动距离比例与控制优化时间的参数组合(P1、Topt1)，(P2、Topt2)，(P3、Topt3)，其中，P1为第一运动距离比例，P2为第二运动距离比例，P3为第三运动距离比例，Topt1为第一控制优化时间参数，Topt2为第二控制优化时间参数，Topt3为第三控制优化时间参数。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动控制参数和所述实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当所述实际运动距离比例小于第一运动距离比例时，其中，第一运动距离比例大于零，且第一运动距离比例小于第二运动距离比例且小于一；
计算第一加速时间：
Figure FDA0004035175750000021
其中，Tacc1为所述运动设备的第一加速时间，Stgt为所述运动设备的实际运动距离，Amax为所述运动设备的最大加速度，
再计算增加了优化时间的优化加速时间：
Figure FDA0004035175750000031
其中，Ta'cc为所述运动设备的优化加速时间，Tacc1为所述运动设备的第一加速时间，Topt1为第一控制优化时间参数，
最后计算优化加速度：
Figure FDA0004035175750000032
其中，Aopt为所述运动设备的优化加速度，Stgt为所述运动设备的实'际运动距离，Tacc为所述运动设备的优化加速时间，
此时，所述优化减速度与所述优化加速度相等：
Dopt＝Aopt
其中，Dopt为所述运动设备的优化减速度，Aopt为所述运动设备的优化加速度，
且所述优化速度与所述最大速度相等：
Vopt＝Vmax
其中，Vopt为所述运动设备的优化速度，Vmax为所述运动设备的最大速度。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动控制参数和所述实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当所述实际运动距离比例大于等于第一运动距离比例且所述实际运动距离比例小于第二运动距离比例时，其中，第一运动距离比例小于第二运动距离比例且小于一；
计算第一加速时间Tacc1：
Figure FDA0004035175750000033
其中，Tacc1为所述运动设备的第一加速时间，Stgt为所述运动设备的实际运动距离，Amax为所述运动设备的最大加速度，
再计算优化加速时间，此时，所述优化加速时间全部用于加速：
Figure FDA0004035175750000041
得到优化速度和优化加速度，
此时，所述优化减速度与所述优化加速度相等：
Dopt＝Aopt
当所述实际运动距离比例大于等于第二运动距离比例并且所述实际运动距离比例小于第三运动距离比例时，其中，第三运动距离比例大于一；
当所述实际运动距离比例大于等于第二运动距离比例并且所述实际运动距离比例小于一时；
计算第一加速时间Tacc1：
Figure FDA0004035175750000042
计算达到的最大速度V′max：
Figure FDA0004035175750000043
计算增加匀速段的对应公式：
Figure FDA0004035175750000044
即，
Figure FDA0004035175750000045
得到优化速度Vopt，
此时，所述优化加速度Aopt与所述最大加速度Amax相等，所述优化减速度Dopt与所述最大减速度Dmax相等：
Aopt＝Amax，Dopt＝Dmax。
8.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动控制参数和所述实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当所述实际运动距离比例大于一并且所述实际运动距离比例小于第三运动距离比例时；
计算第一加速时间Tacc1：
Tacc1＝Vmax/Amax
计算原有匀速运动时间Tcst：
Figure FDA0004035175750000051
计算优化后的匀速段对应公式：
Figure FDA0004035175750000052
即，
Figure FDA0004035175750000053
得到优化速度，
所述优化加速度与所述最大加速度相等，所述优化减速度与所述最大减速度相等：
Aopt＝Amax，Dopt＝Dmax。
9.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动控制参数和所述实际运动距离比例，计算优化速度、优化加速度、优化减速度，包括：
当所述实际运动距离比例大于等于第三运动距离比例时；
将最大速度确定为优化速度；
将最大加速度确定为优化加速度；
将最大减速度确定为优化减速度。
10.一种运动控制卡，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够用于执行如权利要求1-9中任一项所述的运动控制参数调整方法。
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