一种在线改变目标速度和位置的S形加减速控制方法

摘要

本发明提出一种在线改变目标速度和位置的S形加减速控制方法。该方法包括：加速阶段速度规划；减速阶段速度规划；匀速阶段速度规划；实际减速点预测；最大速度处理；剩余距离补偿；在线改变目标速度算法；在线改变目标位置算法。采取加/减速度离散化的速度规划方法，并结合用户输入参数分别计算出七段速度规划阶段的运行时间。依据最大加速度和最大速度是否可达判据，同时考虑到离散化后的加/减加速度、加/减速度和终点位置L对采样周期T_s取整问题，对实际可达最大加/减加速度、加/减速度和进给速率修正。本发明极大地简化原有的计算公式和节省大量计算机运算时间，剩余距离在减速过程采取一次性补偿方法。

主权项

一种在线改变目标速度和位置的S形加减速控制方法，其特征在于针对用户输入参数：运动总位移L、起始速度f_s、最大速度F、结束速度f_e、最大加速度A、最大减速度D、加加速度J_acc、减加速度J_dec和插补采样周期T_s，进行如下操作：(1)首先进行初始化和阶段划分处理：采取加速区域Ⅰ、匀速区域Ⅱ和减速区域Ⅲ三段式阶段划分处理方式对S形曲线进行加/减速度离散化处理，具体如下：1)加速区域Ⅰ加速度离散化处理过程，根据最大加速度A是否可达判据分情况计算得到加加速段①、匀加速段②和减加速段③的实际插补周期数分别为n₁、n₂、n₃；2)减速区域Ⅲ减速度离散化处理过程，根据最大减速度D是否可达判据分情况计算得到加减速段⑤、匀减速段⑥和减减速段⑦的实际插补周期数分别为n₅、n₆、n₇；3)根据加加速段①和匀加速段②实时预先计算从当前速度和当前加速度开始，经过减加速段③后能够到达的最大速度值V_m，同时实时计算剩余距离L_r，一旦预测到同时满足V_m＞F且L_r>V_m条件，则下一个周期进入匀速段④，随着匀速段④的周期数n₄每增加一个周期，当前位移L_cur随之增加一个最大速度V_m的距离，剩余距离L_r不断减少；当L_r<V_m时进入减速区域Ⅲ进行减速处理，匀速段④的周期数n₄确定；(2)接着进行实际减速点预测，通过实时计算减速距离与路径剩余距离来判断实际减速点，当前加减速过程处于加加速段①或者匀加速段②时，为了保证加速度的连续性，此时所指的减速距离除了包括减速区域Ⅲ所走过的距离即加减速段⑤的位移L₅、匀减速段⑥的位移L₆和减减速段⑦的位移L₇以外，还应包括减加速段③的位移L₃；(3)根据加/减加速度j(t)、加/减速度a(t)、速度f(t)和位移s(t)之间的积分关系进行各区间段的实时插补计算，并实时更新当前位移值、速度值、加速度值和剩余距离值；同时实时插补计算前进行终点判别处理，以保证终点位置的准确到达。