TWI302234B - Motion command reshaping method with analog input for position s curve - Google Patents
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Description
1302234 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種職命令平滑處理技術,特別是一種類比 型位置S型平滑命令產生方法。 、 【先前技術】 伺服模組於運動控制過程中,常因摩擦力和負載慣量的不 同,而需要不同的加速和減速的時間設定,目此多藉由一命令產 生器於運動過程情運動命令進行平滑化處理,以献運_的 物理特性。目齡滑命令的產生方式主要是財程式法。 W -般來說’點對點的運動都是經由上位控制器或是專用控制 器的運算’而將運動命令平滑處理,接著以脈波形式輸入的方式 翻定位。細其均需要先藉由事先規_參數將所需之位置方 私式推導蜂’ gj此於制上㈣要大量的鮮運算,或是需搭 配脈波產生裝置,例如:餘微分分湘,以魅轉點的定位 S然而’為侧位置命令,制者需雜於相魏内 疋利用南柄運算單元和高騎度·學運料,簡行大 數予運异’否卿無法翻此功能。此外,當位置命令產生器兩 ^己脈波產生裝置時,也就表示位置命令產生蹄提供的解析$ 不足的再者,由於數位微分分析器主要係用以於一段 讀f額者欲制此魏則雜配其= — 卩達到輪出零誤差,然而如此—來使用相需額外負 1302234 • 擔此些硬體的成本。 • 【發明内容】 馨於以上關題,本發明駐要目的在於提供—麵比型位 • 置s料滑命令纽方法,如大體均決先術所存在之問 題。 . 本發明所㈣之類_位置s型平滑命令產生方法,係採用 累積式非對稱架構與參考點處理方式,以建構各種類型之位置s •型平滑命令產生裝置。 本發明所減之·独置s型平滑命令產生方法,利用後 加減速架構,以應用於伺服驅動器内。 本發明所揭露之類_位置s型平滑命令產生方法,可使速 度/、加速度維持連續’且於加速或減速的過程中,使速度維持均 勻改變。 本發明所揭露之類_錄s型平滑命令產生方法,於完成 # _滿足設定時,可避免運動命令延_達的情況發生。 …本發明所揭露之類比型位置S型平滑命令產生方法,於加速 完成後,有一速度修正的過程。 因此’為達上述目的’本發明所揭露之類比型位置s型平滑 命令產生方法,包括下解驟··首先定義第-位置參考點並且根 據時=設定來計算加速與減速的基本累積量;接著,檢查内部命 7狀心、以於加速度與速度為零時,執行狀態初始化;根據外部 輸入命令與移動方向判斷處理程序;再進行加速度運算;然後根 6 1302234 令· 2之加速度物速度運算;並據以產生位置s型平滑命 ,取後,繼續進行狀態處理。 命人1中古夕卜部輪入命令係為增量型位置命令時,當增量型位置 h在正方向飾,賊計㈣二位置參相 ==往反方_時,職處理程· :入,絕對型位置命令時,若外部位置命令與移動方 =’重新物考點;反之,當赌第-區域時則 弟-£域’而當位於第二區域時則進入第三區域。 者,纽度狀態為加速時,係使用加速基本累積量進行加 速度運异;當速度鶴域速時,難使關速基本累積量進行 運算;以及於第—區域時,使用減速基本累積量運算,以 °异弟二區域的鏡射加速度,而計算方式與加速度運算相同。 、,於此’速度的計算方式即為前一次速度命令與加速度的和。 亚於第-區域時計算第三區域的鏡射速度(即前—次鏡射速度與 鏡射加速度的和)。 此外’位置S型平滑命令即係為前_次位置s鮮滑命令盘 速度數值的和。且於第—區域時,計算第三區域的鏡射位置W 前一次鏡射位置與鏡射速度的和)。 而狀態處理的執行方式如下。魏,參考移動速度或目標速 度’計算速度命令參相,以_速度是科度命令參考點; 然後,於第-區域時,計算預測位置是否達到第—位置命令參考 點的-半,以決定速度是否沿中心對稱進入第一區域的末區段; 1302234 接著,當速度到達速度命令參考點或預測位置到達第一位置命八 翏考點的—半時’速度與加速度沿中心對稱進人第—區域的末區 段;而當鏡射位置到達第一位置命令參考點時,計算第二位置^ 令茶考點;當位置到達第二位置料參考點,則進人第三區域; 以及於第三區域時,當速度賴移動速度的—半時,速度與加速 度沿中心對稱進入第三區域的末區段。
有關本發明的特徵與實作,茲配合圖 明如下。 示作最佳實施例詳細說 【實施方式】
^首先·本發明之主要構想。於本發财,主要储由累積 運异^方絲提供低·量與高解析度的演算,崎到運動命令 的平π化處理,進而滿足於加減速棘巾實際所需之響應時間。 再者’於本發日种將_型速度s曲線命令產生H的概念應用於 位置命令的平滑處理,以適麟任意_之位置命令的平滑處 理,例如:類比型、脈波型或暫存器型等命令輸入方式。 、下牛出具體貫施例以詳細說明本發明之内容,並以圖示作 為輔助說明。、說日种提及之符號係參·式符號。 於此/為說明命令產生方法的架構,定義時間設定與命令參 考點’如第1_所示。其中,圓形虛線部分表示速度S型平滑命 令產生方法之_,亦即速度命令驗據加速度喊生。圖中所 示之TACC為加迷時間f數,TDEC為減速時間常數,τ 滑時間常數,S1、S2分別為第—、第二速度命令參考點;…ρ2 8 1302234 為第一、第二位置命令參考點。其中,第一速度命令參考點S1係 位於第一區域BLOCK1内的中間區段和末區段SECT2、SECT3 的父界點;第二速度命令參考點S2係位於第三區域BL〇CK3内 的中間區段和末區段SECT2、SECT3的交界點;第一位置命令參 考點P1係位於第一和第二區域BL〇CK1、的交界點; 以及第二位置命令參考點P2係位於第二和第三區域BL〇CK2、 BLOCK3的交界點。 根據本發明的原理,主要係採用累積式非對稱的架構,以速 度或位置作為參考點來決定所要進入之區域是否到達,並使速度 與加速度曲線沿中心對稱,因而於任何狀態下速度與加速度可為 連、、ί的。換句話說,速度曲線於加速區域(即,第一區域bL〇ck 1) 疋沿中心對稱的,而於減速區域(即,第三區域BL〇CK3)是對 稱的,並且加速度曲線分別杨減速區域中的前後二區段(即, 初始區段和末區段SECT1、SECT3)是沿中心對稱的。 、明$ “、、第2圖,係為根據本發明一實施例之類比型位置s型 平滑命令產生方法之流程圖。首先執行狀態初始化,即定義第一 ,置參考點’並且進行命令前置處理,也就是根據時間設定來計 =加速與減速的基本累積量(步驟nG);接著,檢細部命令狀 以於加速度與速度為零時,執行狀態初始化(步驟;根 據外部輸人命令與移動方向判斷處理程序(步驟丨称再進行加 速度運算(參驟140);然後根據所運算之加速度進行速度運算(步^ 驟150) ’並據以產生值置s型平滑命令(步驟16〇八最後,繼續 1302234 進行狀態處理(步驟17〇)。 事實上,於停止運轉前,會反覆執行「步驟12()」至「步驟 170」,以維持位置s型平滑命令的產生。 • ±於此實施例巾’加/減速係依據馬達速度狀態決定,並於加速 / 時使用加速基本累積量,減速時使_速基本累積量。加速度的 • 基本累積1係為(額定速度/加速時間常數TACC) /TSL,減速度 的基本累積量係為(額定速度鐵速時㈤常數/TSL。 • 在「步驟110」中’此第一位置參考點可設定為移動位置量 的四分之一。 根據外部輸人命令與移動方向判斷處理程序(步驟⑽。當 外稽入命令絲增量型錄命令時,若增量型位置命令往正方 向移動’重新計算第二位置參考點P2 ;反之,若增量型位置命令 係往,方向移動時,則設定處理程序進人第三區域則CK3。此 外,當外部輸入命令係為絕對型位置命令時,若外部位置命令盘 •,動方向相同’重新計算第二位置參考點仏反之,則依據所屬 °°°域决定處理程序,也就是當位於第-區域BLOCK1時則設定處 .理程序進入第二區域BLOCK2,而當位於第二區域BL〇CK2時則 设定處理程序進入第三區域BLOCK3。 於進行加速度運算(步驟14〇)之步驟中,加速度在初始區 二SECT1為遞增,在末區段secd為遞減,而所在區段的判斷 係根據計數值社小做蚊。其巾,t計數值大於平滑時間常數 TSL ’表示處_序進入中間區段SECT2;當速度命令到達第— 10
Claims (1)
1302234 十、申請專利範圍: 1· 一種類比型位置s型平滑命令產生方法,包括下列步驟: 根據一時間設定來計算一加速/減速的基本累積量並定義 一第一位置命令參考點; 於計算得該加速/減速的基本累積量後,檢查一内部命 令’其中當一加速度與一速度均為零時,執行該内部命令的^ 態初始化; 於檢查該内部命令後’根據一輸入命令與一移動方向判斷 一處理程序; 根據該加速/減速的基本累積量進行一加速度之運算· 根據所運算之該加速度進行一速度運算; 根據該速度以產生一位置s型平滑命令;以及 於取得該位置S型平滑命令後,進行狀態處理。 2. 如申請專利範圍第1項所述之類比型位置s型平滑命令產生方 法丄其中於根據-時間設絲計算—加速/減速的基^累積量 並疋義第-位置參考點之步驟中定義該第一位置參考點係 為設定該第一位置參考點為一位置移動量的四分之一。 3. 如申請專利範圍第i項所述之類比型位置s型平滑命令產生方 法’其中於根據—輪人命令與—軸方向觸—處理程序之步 驟中’該輸人命令可為增量型和絕對型中之—之—位置命令。 4. 如申^專利範圍第3項所述之類比型位置§型平滑命令產生方 法,其中該輸入命令係為絕對型時,於根據一輸入命令與一移 17 1302234 動方物㈣步驟: 命令:::置::與該移動方向相,,重新計算-第二位置 處理===_,依據罐域決定該 田位於帛一區域時,設定該處理程序進入一第二區 項* ’以及 域。虽位於該第二區域時’設定該處理程序進入一第三區 之類__s賴命令產生方 °x仏命令係為增量型時,於根據-輸人命令與- __靖,包括下列步驟: 二置命令之該移動額係為正方向時,錄計算一第 及罝參考點;以及 當該位置命令之該移動方向係為負方向時,設定處理程序 γ沒入〜第三區域。 法申π專利範圍第i項所述之類比型位置s型平滑命令產生方 丄其中根據該加速/減速的基本累積量進行__加速度之運算 >驟中,包括下列步驟: 2加速時’使用該加速基本累積量運算該加速度; A、咸速日^ ’使心彡減速基本累積量運算該加速度;以及 當於—第-區域時,使用該減速基本累積量運算,以計算 18 1302234 •一第三區域的一鏡射加速度。 .7.如申請專利範圍第1項所述之類比型位置S型平滑命令產生方 法,其中根據所運异之該加速度進行_速度運算之步驟係為計 • 諸-次速度_加速度的和,其中當於—第—區域時係計算 一第三區域的一鏡射速度。 8. 如申請專繼㈣7項所述之類_位置s型平滑命令產生方 法’其中計算-第三區域的一鏡射速度之步驟係為計算前一次 Φ 鏡射速度與一鏡射加速度的和。 9. 如申請專利範圍第1項所述之類比型位置S型平滑命令產生方 法’其中根據該速度以產生-位置8型平滑命令之步驟係為計 算前-次位置命令與該度的和,其中當於一第一區域時計算一 苐二區域的一鏡射位置。 讥如申請專利範圍第9項所述之類比型位置s型平滑命令產生方 法’其中計异-第三區域的一鏡射位置之步驟係為計算前一次 •鏡射位置與一鏡射速度的和。 ,n·^申請專纖目第1項所述之類蝴位置s型平滑命令產生方 法其中於進行狀怨處理之步驟中,包括下列步驟: 根據-移動速度和-目標速度中之—計算—速度命令參 考點,並比較該速度與該速度命令參考點; ^ 於-第-區域時,計算一預測位置,並比較該預測位置盥 该第一位置命令參考點; 一 當該速度職該速度命令參考點或該翻位置到達該第 19 1302234 . 一位置命令參考點的一半時,使該速度與該加速度沿中心對稱 • 進入該第一區域的末區段; 當一鏡射位置到達該第一位置命令參考點時,計算一第二 位置命令參考點; ^一位置到達該第二位置命令參考點時,進入第三區域· 以及 於一第三區域時,比較該速度與該移動速度,其中當該速 • 度到達該移動速度的一半時,使該速度與該加速度沿中心對稱 進入該第三區域的末區段。 12·如申請專利範圍第u項所述之類比型位置s型平滑命令產生 方法’其中於根據一移動速度和一目標速度中之一計算一速度 命令參考點,並比較該速度與速度命令參考點之步驟中,包 括下列步驟: ▲當於該第-區域時,計算一第一速度命令參考點,以檢查 • 該速度是否達到該第一速度命令參考點;以及 …當於該第三區域時,計算一第二速度命令參考點,以檢查 該速度是否達到該第二速度命令參考點。 13·如申凊專利範圍第12項所述之類比型位置S型平滑命令產生 方法,其中於根據-移動速度和—目標速度中之_計算一速产 =參考點’並比較該速度與該速度命令參考點之步二係ς 汁异该速度並比較該速度和一預定值。 R如申請專利細第13項所述之類比型位置S型平滑命令產生 20 1302234 方法,其中該預定值為一目標值與一相對值的差值。 15·如申請專利細第14項觸之類關位置s型平滑命令產生 方法’其中麵定值為—移動速度與該相對值的差值。 16.如申請專利範圍第15項所述之類比型位置S型平滑命令產生 方法/、中4相對值為该加速度與—計數值乘積的一半。 17·如申請專利範圍第15項所述之類比型位置s型平滑命令產生 方法,其中當於-加速度遞增區時,該雜值係為遞增;當於 一加速度遞醜時,該計數值係為遞減;以及#於—加速度固 定區時,該計數值係為固定。 18·如申請專利範圍第17項所述之類比型位置S型平滑命令產生 ^法中§於一初始區段時,該計數值係為遞增;當於該末 品又t 十數值係為遞減;以及當於一中間區段 值係為固定。 •士申明專利範圍帛18項所述之類比型位置S型平滑命令產生 方法j其中該計數值的範圍係為由零到一平滑時間常數。 利域第12項所述之類比型位置s型平滑命令產生 =法/、中在於—第一區域時,計算一預測位置,並比較該預 /貝丨位,與挪—位置命令參考點之步驟中,包括下列步驟: 署·1兮加速時間f數大於—減速時間f數時,使用該鏡射位 置轉換该預測位置; 务人•^減速時間常數大於該加速時間常數時,則使用該位置 '^轉換該_位置;以及 21 1302234 21如申置與鮮—位置命令參相之—半相比較。 ^睛專利關第2G項所述之類_位置S型平滑命令產生 時’計算—預測位置,並比較該預 ^、以-位置命令參考點之步财,包括下列步驟: 當咖鱗财數A_減速時間常糾,由該速度推算 置’雜算之魏雜置與—錄命令相加後得該預 * 5亥減速時間常數大於該加速時間常數時,由該速度推算 推算之該位置命令與該鏡射位置相加後得該預 測位置,以及 __位鄉—位置命令參相的_半相比較。 2.如申請專_圍第12項所叙_難置S型平滑命令產生 t其中於當-鏡射位置到達該第一位置命令參考點時,計 二命令參考點之步驟中係為當該鏡射位置到達該 第一位置命令茶考點時十管一 點的差值。 k目“值與該第-位置命令參考 22
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