CN118131669A - 多执行器协同运动控制方法、装置及机械设备 - Google Patents

多执行器协同运动控制方法、装置及机械设备 Download PDF

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CN118131669A
CN118131669A CN202410101644.3A CN202410101644A CN118131669A CN 118131669 A CN118131669 A CN 118131669A CN 202410101644 A CN202410101644 A CN 202410101644A CN 118131669 A CN118131669 A CN 118131669A
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displacement
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付玲
佘玲娟
刘仁宇
刘延斌
刘洋
王维
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Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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Abstract

本申请公开了一种多执行器协同运动控制方法、装置及机械设备，涉及协同控制技术领域，所述多执行器协同运动控制方法包括：实时获取第一执行器的实际位置，然后在第一执行器的实际位置达到第一运动节点之前的指定位置时，开始控制第二执行器运动，实时获取第二执行器的实际位置；其中，在第一运动节点下，第一执行器运动保持，第二执行器运动状态切换；在第一执行器的实际位置达到第一运动节点时，根据第二执行器的实际位置和理论位置，对指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，修正后的指定位置用于控制多执行器协同运动系统在下一循环的运行。实现精准协同运动控制，提高了多个执行器同步运动的精准度。

Description

多执行器协同运动控制方法、装置及机械设备
技术领域
本申请涉及协同控制技术领域，具体地涉及一种多执行器协同运动控制方法，一种多执行器协同运动控制装置、一种机械设备、一种机器可读存储介质及一种电子设备。
背景技术
在工业设备中，存在许多的自动控制系统，比如，在许多大型液压设备中，有同步举升液压系统、隧道掘进机的多轴同步控制系统、液压机的四角调平系统等。其中，执行器是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分，用于接受控制器送来的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。执行器按其能源形式可分为气动、液动、电动三大类。在一些自动控制系统中，需要由多个执行器进行协同运动，比如，对于液压设备，执行器包括液压缸，控制多个液压缸同步运动，包括控制多液压缸同时伸出、同时停止、同时缩回等控制。
在大型重载机械控制装置、机械加工的控制装置等设备中通常采用并联多执行器协同运动位置同步控制系统，目前在部分重载机械行业需要由多个执行器通过交替的往返运动以实现驱动负载连续单方向运动。
然而，多执行器协同运动会受到众多因素的影响，例如液压控制元件响应时间、外界干扰对控制系统影响，导致执行器之间位移差值波动大，难以实现精准协同运动控制。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种多执行器协同运动控制方法，一种多执行器协同运动控制装置、一种机械设备、一种机器可读存储介质及一种电子设备，用以解决现有技术中无法实现精准协同运动控制的问题。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种多执行器协同运动控制方法，应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；所述多执行器协同运动控制方法包括：
实时获取所述第一执行器的实际位置；
在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；
在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。
在本申请实施例中，所述根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，包括：
获取与所述指定位置对应的前馈位移值；
基于预置的控制系数以及所述第二执行器的实际位置和理论位置，确定所述前馈位移值的修正量；
基于所述修正量修正所述前馈位移值，得到修正后的指定位置。
在本申请实施例中，所述协同控制位移段还包括第二运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动状态切换，所述第二执行器运动保持，所述方法还包括：
在所述第一执行器的实际位置达到所述第二运动节点时，获取所述第二执行器的实际速度；
基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度。
在本申请实施例中，所述基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度包括：
基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度的差值，生成控制指令；
基于所述控制指令调整所述第二执行器的驱动流量，以调整所述第二执行器的运动速度。
在本申请实施例中，还包括：
基于所述第一执行器的实际位置与所述第二执行器的实际位置，调整所述第二执行器的位移。
在本申请实施例中，所述多执行器运动系统还包括与各个执行器对应连接的控制组件，所述控制组件用于控制对应执行器的驱动流量。
本申请第二方面提供一种多执行器协同运动控制装置，应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；所述多执行器协同运动控制装置包括：
第一获取模块，用于实时获取所述第一执行器的实际位置；
第一控制模块，用于在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；
第二控制模块，用于在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。
本申请第三方面提供一种机械设备，包括应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；其中，各执行器采用上述的多执行器协同运动控制方法控制。
本申请第四方面提供一种电子设备，该电子设备包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现上述的多执行器协同运动控制方法。
本申请第五方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行上述的多执行器协同运动控制方法。
通过上述技术方案，通过实时获取所述第一执行器的实际位置，然后在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。由于指定位置是在所述第一运动节点之前，使得开始控制所述第二执行器时考虑了系统响应时间带来的位移变化，通过根据第二执行器的实际位置和理论位置修正指定位置，使指定位置能够准确地反映出系统响应时间带来的位移变化，使得在下一循环时，第二执行器的实际位置和理论位置的误差减小，从而减小了执行器之间的位移差值波动。在多执行器协同运动系统在下一循环的运行时，通过控制执行器运行可以实现对执行器的滞后位移准确补偿，使得在每一次循环都考虑了系统响应时间带来的滞后影响，解决了液压控制元件响应时间、外界干扰对控制系统的影响，实现精准协同运动控制，提高了多个执行器同步运动的精准度。通过修正当前循环的指定位置来控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行，以实现迭代控制，使得控制简单、方便、有效。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种多执行器协同运动控制方法的流程示意图；
图2示意性示出了根据本申请实施例的双缸往返协同液压原理图；
图3示意性示出了根据本申请实施例的单缸驱动控制系统原理图；
图4示意性示出了根据本申请实施例的双缸单向协同控制系统原理图；
图5示意性示出了根据本申请实施例的双缸往返协同控制轨迹图；
图6示意性示出了根据本申请实施例的一种多执行器协同运动控制装置的结构示意图；
图7示意性示出了根据本申请实施例的计算机设备的内部结构图。
附图标记说明
100-溢流阀；200-电比例座阀；301-第一压力补偿阀；302-第二压力补偿阀；401-第一梭阀；402-第二梭阀；501-第一电比例换向阀；502-第二电比例换向阀；601-一号液压缸；602-二号液压缸；701-第一位移传感器；702-第二位移传感器；410-第一获取模块；420-第一控制模块；430-第二控制模块；A01-处理器；A02-网络接口；A03-内存储器；A04-显示屏；A05-输入装置；A06-非易失性存储介质；B01-操作系统；B02-计算机程序。
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，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。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。
需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
请参看图1，图1示意性示出了根据本申请实施例的一种多执行器协同运动控制方法的流程示意图。本申请实施例提供一种多执行器协同运动控制方法，可以运用于多种具有多个执行器交替实现负载承接的多执行器运动系统，比如：液压缸作为执行机构可以应用于许多大型液压设备中，尤其在工程机械、机床设备、汽车制造、冶金矿山、航天航空等领域。其中，以具有旋转驱动机构的工程机械为例，为了实现360度旋转，各个液压缸在运动过程中受机械限制不能自由地运动，多个液压缸在严格机械制约下交替实现负载承接。
需要说明的是，为了便于对方案进行说明，本实施例主要是针对该方案用于液压系统进行详细说明，相应地，对于液压系统，本方案中的执行器为液压缸。
更进一步地，为了便于对方案进行说明，本实施例主要以双缸往返协同控制进行说明。请参看图2，所述液压系统包括：对外连接的进油口(P)、回油口(T)，一号液压缸601和二号液压缸602；内部包含溢流阀100、电比例座阀200、第一压力补偿阀301、第二压力补偿阀302、第一梭阀401、第二梭阀402、第一电比例换向阀501、第二电比例换向阀502、第一位移传感器701和第二位移传感器702。其中，所述溢流阀100能够限定进油口(P)的最高压力值，保障系统安全。所述电比例座阀200能够连通进油口(P)和回油口(T)，能够在机构停止时，对油液进行卸荷。上述梭阀能够输出对应液压缸有杆腔和无杆腔压力中较高压力值，压力补偿阀能够限定电比例换向阀进出口压力差值，电比例换向阀能够根据电流控制信号实时控制换向阀芯开度及对应液压缸有杆腔、无杆腔与进油口(P)和回油口(T)连通情况。位移传感器能够实时检测对应液压缸活塞杆位移，并将数据传输至控制单元。
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种多执行器协同运动控制方法的流程示意图。如图1所示，本申请实施例提供一种多执行器协同运动控制方法，应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；所述多执行器协同运动控制方法包括以下步骤：
步骤210：实时获取所述第一执行器的实际位置；
步骤220：在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；
步骤230：在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。
上述实现过程中，通过实时获取所述第一执行器的实际位置，然后在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。由于指定位置是在所述第一运动节点之前，使得开始控制所述第二执行器时考虑了系统响应时间带来的位移变化，通过根据第二执行器的实际位置和理论位置修正指定位置，使指定位置能够准确地反映出系统响应时间带来的位移变化，使得在下一循环时，第二执行器的实际位置和理论位置的误差减小，从而减小了执行器之间的位移差值波动。在多执行器协同运动系统在下一循环的运行时，通过控制执行器运行可以实现对执行器的滞后位移准确补偿，使得在每一次循环都考虑了系统响应时间带来的滞后影响，解决了液压控制元件响应时间、外界干扰对控制系统的影响，实现精准协同运动控制，提高了多个执行器同步运动的精准度。
通过修正当前循环的指定位置来控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行，以实现迭代控制，使得控制简单、方便、有效。
在本实施例中，上述第一执行器与第二执行器根据协同运动系统确定，可以是液压缸、油缸等。上述第一执行器和第二执行器均可以是一个或多个，一个或多个执行器跟随其他执行器运动。上述周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统是指系统中的多个执行器周期循环运动，并在多个协同控制位移段进行执行器协同运动。上述周期循环是指周期性进行协同运动控制，一次循环包括多个协同控制位移段，以双缸往返协同运动控制为例，请参看图2和图5，在负载连续运行时，双缸需要进行往返协同运动，液压缸周期性做正向运动和反向运动，以驱动负载正、反向连续运行。其中，以正向运动为例，一号液压缸601从x13初始点运动至x14结束点之间的位移段为协同控制位移段，要求二号液压缸602在x21初始位移点由静止开始正向运动至理论结束位移点位x22，也即在协同运动初始，要求二号液压缸602点位x21对应二号液压缸602点位x13，在协同运动结束时，要求一号液压缸601点位x14对应二号液压缸602点位x22。同样，正向运动下的其他协同控制位移段x23-x24，协同控制位移段x12-x11以及协同控制位移段x22-x21都具有相似位移点控制要求，正向运动和反向运动的四个协同控制位移段组成一个周期，此后形成周期循环运动。对于每一个协同控制位移段的控制都可以采用本实施例中的多执行器协同运动控制方法。所述协同控制位移段均包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换。上述第一运动节点为系统要求的理论位移值或者控制策略的计算值，如在上述例子中，协同控制位移段x13-x14中的第一运动节点为x13。需要说明的是，在不同的协同控制位移段，第一执行器和第二执行器可以相同也可以不同，具体根据实际情况确定。
需要说明的是，上述运动保持可以是指一直运动，速度可以有细微的变化，但没有达到剧烈变化的程度，比如，在预设的时间范围内，速度的变化量小于第一变化量阈值，则认为是运动保持，所述第一变化量阈值可以是根据能够接受的速度的变化程度预先设置。上述运动状态切换可以是指运动与静止的切换，也可以是指速度突变，但并不严格静止的情况；比如：在预设的时间范围内，速度的变化量大于第二变化量阈值，则认为是运动状态切换，所述第二变化量阈值可以是预先设置。
在上述步骤210中，实时获取所述第一执行器的实际位置可以是通过实时读取位于第一执行器上的位移传感器的数值得到。相应地。上述步骤220中，实时获取所述第二执行器的实际位置也可以是实时读取位于第二执行器上的位移传感器的数值得到。
在上述步骤220中，上述指定位置是在第一运动节点之前，第一运动节点为进行协同运动控制的理论位移点，在首次运行时，指定位置可以是由用户指定，之后的每一循环的指定位置可以是由上一循环修正后得到。
在一些实施例中，所述根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，包括以下步骤：
首先，获取与所述指定位置对应的前馈位移值；
在本实施例中，所述指定位置对应的前馈位移值可以预先给定，也可以是根据多执行器运动情况计算得到。例如，以双缸往返协同运动控制为例，请参看图5，在协同控制位移段x13-x14，指定位置为x13-xb2，二号液压缸602伸出并启用控制，其中xb2为减小二号液压缸602启动响应时间影响给定的前馈值。
然后，基于预置的控制系数以及所述第二执行器的实际位置和理论位置，确定所述前馈位移值的修正量；
在本实施例中，上述预置的控制系数可以根据实际情况预先设置，上述前馈位移值的修正量的计算过程可以是先计算出第二执行器的实际位置和理论位置的差值，然后将差值与预置的控制系数相乘后与前馈位移值相加或是相减，其中，具体是相加还是相减根据第一执行器是伸出还是缩回确定，比如，伸出方向为位移增大方向，缩回反之，则在伸出方向时，将差值与预置的控制系数相乘后与前馈位移值相减，反之则是相加。
最后，基于所述修正量修正所述前馈位移值，得到修正后的指定位置。
在本实施例中，以双缸往返协同运动控制为例，请参看图5，在协同控制位移段x13-x14，指定位置为x13-xb2，一号液压缸601到达目标位置x13时，控制器采集二号液压缸602的位移传感器上的数据与二号液压缸602的目标位移即理论位置x21进行差值计算，并对前馈值xb2＝xb2-k(x2-x21)进一步修正，得到修正后的前馈位移值，进而得到修正后的指定位置。
上述实现过程中，由于在位移协同初始阶段，系统环境对液压控制元件响应时间产生影响，导致初始双缸位移差值波动大，收敛时间长，通过计算第二执行器的实际位置和理论位置的位移差值，将控制元件响应时间转换为位移差值，以对前馈位移值不断修正，实现前馈闭环控制，减小了多执行器位移差值波动，使得位移控制更为精准。同时，基于外部环境实时调节前馈位移值，还可以降低控制阀件性能差异导致初始阶段差值过大、运动震荡等问题，使得执行器运动更加稳定。
在一些实施例中，为了能够驱动负载平稳运行，所述协同控制位移段还包括第二运动节点，在所述第二运动节点下，所述第一执行器运动状态切换，所述第二执行器运动保持，所述方法还包括：
首先，在所述第一执行器的实际位置达到所述第二运动节点时，获取所述第二执行器的实际速度；
在本实施例中，所述第二执行器的实际速度可以是基于第二执行器的实际位置计算得到，具体可以是采集位移传感器的信号得到实际位置，经滤波微分计算得到实际速度，上述滤波微分属于现有技术，在此不再赘述。需要说明的是，上述第二执行器的实际速度也可以是通过速度传感器直接测量得到，本实施例不做限定。
然后，基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度。
在本实施例中，上述预置的驱动速度是指最开始驱动第二执行器运动下发的指令速度，也可以理解为理论速度，上述调整所述第二执行器的运动速度就是调整第一执行器的实际速度趋近于理论速度。
上述实现过程中，通过基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度，实现速度闭环控制，相较于现有的多执行器协同控制仅考虑位移协同而忽略速度控制，导致负载驱动速度依赖于液压阀流量控制，速度波动大，控制不平稳的问题，采用速度闭环控制使得负载驱动速度稳定可调，以实现驱动负载平稳运行，进一步提高了多个执行器同步运动的精准度。
其中，所述基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度包括：
第一步，基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度的差值，生成控制指令；
第二步，基于所述控制指令调整所述第二执行器的驱动流量，以调整所述第二执行器的运动速度。
在本实施例中，可以将速度差值进行比例积分(Proportional-Integral，PI)计算，生成对应的控制指令，PI控制算法是一种常用的闭环控制策略，用于实现对系统的误差调节，然后将控制指令作用于电比例换向阀控制电流，以实时调整电比例换向阀输出流量直至运动速度达到指令速度。上述调整第二执行器的运动速度也可以是采用比例积分微分(Proportional-Integral-Deri vative，PID)控制等控制策略来实现。
通过滤波微分计算得到实时运行速度，并和驱动速度进行差值计算后生成控制指令以调整电流改变驱动流量，可以保证负载驱动速度与指令速度一致，从而驱动负载平稳运行。
在一些实施例中，为了进一步提高控制的精准度，所述方法还包括：基于所述第一执行器的实际位置与所述第二执行器的实际位置，调整所述第二执行器的位移。
在本实施例中，先将第一执行器的实际位置与第二执行器的实际位置进行位移差值计算，上述进行位移差值计算可以是指，先基于第一执行器的实际位置确定第二执行器的理论位置，然后计算第二执行器的实际位置与理论位置的位移差值。然后将位移差值进行PI计算后作用于电比例换向阀控制电流，以实时调整电比例换向阀输出流量，减小位移差值。需要说明的是，上述PI控制是一直进行，不断调整位移。
通过计算位移差值，基于位移差值调整所述第二执行器的位移，实现了位移闭环控制，采用位移闭环控制使得多执行器相对位移精准可控，进一步提高了控制的精准度。在具体实施时，上述位移闭环控制可以是在控制过程中的任意阶段，比如，可以是在对指定位置修正之后，再进行位移闭环控制，以进一步提高控制的精准度，还可以是在对指定位置修正之后，然后采用速度闭环控制以及位移闭环控制，以进一步提高控制的精准度的同时驱动负载平稳运行。
需要说明的是，上述提及的速度闭环控制、位移闭环控制和前馈闭环控制可以是单独使用，也可以是任意组合使用，具体根据控制需求确定。
下面以双缸往返协同运动控制为例，分别说明使用速度闭环控制实现单液压缸驱动、使用速度闭环+位移闭环控制实现双液压缸协同单方向驱动和使用速度闭环+位移闭环+前馈闭环控制实现双液压缸协同往返驱动的原理。
一、单液压缸驱动
以一号液压缸601单动作为例，其速度闭环控制系统原理图如图3所示，具体控制过程包括以下步骤：
①电比例座阀200得电，此时系统压力为溢流阀100设定压力；
②控制器采集方向控制指令，当第一电比例换向阀501的电磁铁Ya1得电时，流量从进油口(P)经第一压力补偿阀301、第一电比例换向阀501左位进入一号液压缸601的有杆腔，驱动液压缸缩回；
③当控制第一电比例换向阀501的电磁铁Yb1得电时，此时流量从进油口(P)经第一压力补偿阀301、第一电比例换向阀501右位进入一号液压缸601的无杆腔，驱动液压缸伸出；
④控制器采集第一位移传感器701的信号，经滤波微分计算实时速度并与指令速度进行差值计算；
⑤将速度差值进行PI计算，作用于第一电比例换向阀501控制电流，
实时调整第一电比例换向阀501输出流量直至达到指令速度。
上述实现过程中，通过采用速度闭环控制，使得负载驱动速度稳定可调。
二、双液压缸协同单方向驱动
以双缸单方向协同运动为例，内环采用速度闭环控制策略，外环采用位移闭环控制策略，实现双缸平稳协同运动，其控制原理图如图4所示，具体控制过程包括以下步骤：
①电比例座阀200得电，此时系统压力为溢流阀100设定压力；
②一号液压缸601(以下简称油缸1)采用速度闭环控制策略，具体实现过程如图3所示；
③控制器采集二号液压缸602(以下简称油缸2)方向控制指令，当第二电比例换向阀502的电磁铁Ya2得电时，流量从进油口(P)经第二压力补偿阀302、第二电比例换向阀502左位进入二号液压缸602的有杆腔，驱动二号液压缸602缩回。
④当控制第二电比例换向阀502的电磁铁Yb2得电时，此时流量从进油口(P)经第二压力补偿阀302、第二电比例换向阀502右位进入二号液压缸602的无杆腔，驱动二号液压缸602伸出；
⑤控制器采集油缸2的第二位移传感器702的信号，与油缸1位移信号进行差值计算；
⑥将位移差值进行PI计算，作用于第二电比例换向阀502控制电流，
实时调整第二电比例换向阀502输出流量直至位移差值为0。
上述实现过程中，通过内环采用速度闭环控制，负载驱动速度稳定可调；并结合外环采用位移闭环控制，使得双缸相对位移精准可控，系统运动驱动负载位置精度更高。
三、双液压缸协同往返方向驱动
负载连续运行时，双缸需要进行往返协同运动，驱动负载正、反向连续运行，此时内环采用速度闭环控制策略，中环采用位置前馈控制，外环采用位移闭环控制，控制原理如下图5所示，具体控制过程包括以下步骤：
①控制器采集驱动方向及驱动速度指令，控制油缸1伸出或者缩回，以负载正向运动为例；
②负载运动正向，控制器控制第一电比例换向阀501的电磁铁Yb1得电，
驱动油缸1伸出(伸出方向为位移增大方向，缩回反之)，启用速度闭环(详见图3)控制，驱动负载平稳运行，第一位移传感器701实
时采集油缸1位移x1；
③当油缸1运动到指定位置(x13-xb2)时，油缸2伸出并启用位移闭环进行协调控制(详见图4)，其中xb2为减小油缸2启动响应时间影
响给定的前馈值；
④油缸1到达目标位置x13时，控制器采集油缸2上的第二位移传感器702数据与油缸2目标位移x21进行差值计算，并对前馈值
xb2＝xb2-k(x2-x21)进一步修正；
⑤当油缸1到达指定位置x14时，控制器控制油缸1停止，油缸2采用速度闭环控制程序，驱动负载平稳运行。
⑥当油缸2到达指定位置(x23-xa1)时，油缸1缩回并启用位移闭环进行协同控制(详见图4)，其中xa1为减小油缸1启动响应时间影响给定的前馈值；
⑦油缸2到达目标位置x23时，控制器采集油缸1上的第一位移传感器701的数据与油缸1目标位移x14进行差值计算，并对前馈值
xa1＝xa1+k(x1-x14)进一步修正；
⑧当油缸2到达指定位置x24时，控制器控制油缸2停止，油缸1采用速度闭环控制程序，驱动负载平稳运行。
⑨当油缸1运动到指定位置(x12+xa2)时，油缸2缩回并启用位移闭环进行协调控制(详见图4)，其中xa2为减小油缸2启动响应时间影
响给定的前馈值；
⑩油缸1到达目标位置x12时，控制器采集油缸2上的第二位移传感器702的数据与油缸2目标位移x24进行差值计算，并对前馈值
xa2＝xa2+k(x2-x24)进一步修正；
当油缸1到达指定位置x11时，控制器控制油缸1停止，油缸2采用速度闭环控制程序，驱动负载平稳运行。
当油缸2运动到指定位置(x11+xb1)时，油缸1伸出并启用位移闭环进行协调控制(详见图4)，其中xb1为减小油缸1启动响应时间影响给定的前馈值；
油缸2到达目标位置x22时，控制器采集油缸1上的第一位移传感器701的数据与油缸1目标位移x11进行差值计算，并对前馈值
xb1＝xb1-k(x1-x11)进一步修正；
当油缸2到达指定位置x21时，控制器控制油缸2停止，油缸1采用速度闭环控制程序，驱动负载平稳运行。
依次循环往复推动负载连续运行。
通过采用位移、速度、前馈三闭环结合的控制方式，根据双缸运行阶段采用不同闭环控制策略，实现负载连续、平稳运动。
在一些实施例中，所述多执行器运动系统还包括与各个执行器对应连接的控制组件，所述控制组件用于控制对应执行器的驱动流量。
在本实施例中，所述控制组件可以是电比例调速阀+电磁换向阀，也可以是压力补偿阀+电比例换向阀，还可以是压力传感器+电比例换向阀。通过计算电比例换向阀进出口压差，改变电比例换向阀开度方式来对流量进行控制。其中，采用压力补偿阀+电比例换向阀流量控制方式，相比于伺服阀成本更低，抗油液污染能力更强，可对流量进行精准控制，根据控制指令实时调节负载驱动速度，且可对活塞运行速度、位移进行精准控制。
图1为实施例中多执行器协同运动控制方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本实施例提供一种机械设备，包括应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；其中，各执行器采用上述的多执行器协同运动控制方法控制。
在本实施例中，上述机械设备可以是液压设备，相应地，多个执行器为多个液压缸，多个液压缸进行协同运动；其中，任一液压缸采用上述的多执行器协同运动控制方法控制协同运动。
上述实现过程中，通过多执行器协同运动控制方法控制协同运动，解决了液压控制元件响应时间、外界干扰对控制系统的影响，实现精准协同运动控制，提高了多个执行器同步运动的精准度，保证了机械设备的正常运行。
本实施例提供一种多执行器协同运动控制装置，应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；所述多执行器协同运动控制装置包括第一获取模块410、第一控制模块420和第二控制模块430，其中：
第一获取模块410，用于实时获取所述第一执行器的实际位置；
第一控制模块420，用于在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；
第二控制模块430，用于在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。
所述多执行器协同运动控制装置包括处理器和存储器，上述第一获取模块410、第一控制模块420和第二控制模块430等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序模块中实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现精准协同运动控制的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述多执行器协同运动控制方法。
本申请实施例提供了一种机器可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述一种多执行器协同运动控制方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器A01、网络接口A02、显示屏A04、输入装置A05和存储器(图中未示出)。其中，该计算机设备的处理器A01用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括内存储器A03和非易失性存储介质A06。该非易失性存储介质A06存储有操作系统B01和计算机程序B02。该内存储器A03为非易失性存储介质A06中的操作系统B01和计算机程序B02的运行提供环境。该计算机设备的网络接口A02用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器A01执行时以实现一种多执行器协同运动控制方法。该计算机设备的显示屏A04可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置A05可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的多执行器协同运动控制装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图7所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该多执行器协同运动控制装置的各个程序模块，比如，图6所示的第一获取模块410、第一控制模块420和第二控制模块430。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的多执行器协同运动控制方法中的步骤。
图7所示的计算机设备可以通过如图6所示的多执行器协同运动控制装置中的第一获取模块410执行步骤210。计算机设备可通过第一控制模块420执行步骤220。计算机设备可通过第二控制模块430执行步骤230。
本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；存储器，与所述至少一个处理器连接；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现上述的多执行器协同运动控制方法，应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；所述多执行器协同运动控制方法包括以下步骤：
实时获取所述第一执行器的实际位置；
在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；
在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。
在一个实施例中，所述根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，包括：
获取与所述指定位置对应的前馈位移值；
基于预置的控制系数以及所述第二执行器的实际位置和理论位置，确定所述前馈位移值的修正量；
基于所述修正量修正所述前馈位移值，得到修正后的指定位置。
在一个实施例中，所述协同控制位移段还包括第二运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动状态切换，所述第二执行器运动保持，所述方法还包括：
在所述第一执行器的实际位置达到所述第二运动节点时，获取所述第二执行器的实际速度；
基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度。
在一个实施例中，所述基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度包括：
基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度的差值，生成控制指令；
基于所述控制指令调整所述第二执行器的驱动流量，以调整所述第二执行器的运动速度。
在一个实施例中，还包括：
基于所述第一执行器的实际位置与所述第二执行器的实际位置，调整所述第二执行器的位移。
在一个实施例中，所述多执行器运动系统还包括与各个执行器对应连接的控制组件，所述控制组件用于控制对应执行器的驱动流量。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种多执行器协同运动控制方法，其特征在于，应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；所述多执行器协同运动控制方法包括：
实时获取所述第一执行器的实际位置；
在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；
在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，包括：
获取与所述指定位置对应的前馈位移值；
基于预置的控制系数以及所述第二执行器的实际位置和理论位置，确定所述前馈位移值的修正量；
基于所述修正量修正所述前馈位移值，得到修正后的指定位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协同控制位移段还包括第二运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动状态切换，所述第二执行器运动保持，所述方法还包括：
在所述第一执行器的实际位置达到所述第二运动节点时，获取所述第二执行器的实际速度；
基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度，调整所述第二执行器的运动速度包括：
基于所述第二执行器的实际速度与预置的驱动速度的差值，生成控制指令；
基于所述控制指令调整所述第二执行器的驱动流量，以调整所述第二执行器的运动速度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述第一执行器的实际位置与所述第二执行器的实际位置，调整所述第二执行器的位移。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多执行器运动系统还包括与各个执行器对应连接的控制组件，所述控制组件用于控制对应执行器的驱动流量。
7.一种多执行器协同运动控制装置，其特征在于，应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；所述多执行器协同运动控制装置包括：
第一获取模块，用于实时获取所述第一执行器的实际位置；
第一控制模块，用于在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点之前的指定位置时，开始控制所述第二执行器运动，实时获取所述第二执行器的实际位置；其中，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；
第二控制模块，用于在所述第一执行器的实际位置达到所述第一运动节点时，根据所述第二执行器的实际位置和理论位置，对所述指定位置进行修正，得到修正后的指定位置，所述修正后的指定位置用于控制所述多执行器协同运动系统在下一循环的运行。
8.一种机械设备，其特征在于，包括应用于周期循环在多个协同控制位移段的多执行器协同运动系统，所述多执行器运动系统包括第一执行器与第二执行器，所述协同控制位移段包括第一运动节点，在所述第一运动节点下，所述第一执行器运动保持，所述第二执行器运动状态切换；其中，各执行器采用权利要求1-6中任一项所述的多执行器协同运动控制方法控制。
9.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现权利要求1至6中任一项所述的多执行器协同运动控制方法。
10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行根据权利要求1至6中任一项所述的多执行器协同运动控制方法。
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