本發(fā)明涉及位置閉環(huán)控制領(lǐng)域,更具體地說,涉及一種位置閉環(huán)控制方法及裝置。
背景技術(shù):
位置閉環(huán)控制是一種使控制對(duì)象按照預(yù)設(shè)規(guī)律或軌跡運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置處的方法。
如圖1所示為現(xiàn)有的位置閉環(huán)控制框圖,主要包括位置控制器101、速度控制器102、執(zhí)行機(jī)構(gòu)103和控制對(duì)象104。目前位置閉環(huán)控制方法主要包括:在一個(gè)伺服周期內(nèi),位置控制器通過對(duì)比控制對(duì)象的目標(biāo)位置值與采集到的位置值計(jì)算控制對(duì)象的位置偏差量,速度控制器根據(jù)位置偏差量和采集到的速度量計(jì)算當(dāng)前速度輸出量,以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照當(dāng)前輸出速度量驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置處。但是,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),利用目前這種位置閉環(huán)控制方法驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)的過程中容易出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車。
因此,如何有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性,是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明提供一種位置閉環(huán)控制方法及裝置,以解決現(xiàn)有的技術(shù)方案驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)的過程中容易出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車的問題。技術(shù)方案如下:
一種位置閉環(huán)控制方法,包括:
在當(dāng)前伺服周期內(nèi),按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔依次采集控制對(duì)象的位置值并記錄采集時(shí)間點(diǎn);
根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值判斷所述控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位,所述當(dāng)前位置值為所述當(dāng)前伺服周期內(nèi)最后一次采集的位置值;
若未運(yùn)動(dòng)到位,根據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值、采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn),計(jì)算當(dāng)前速度輸出值;
根據(jù)速度閾值對(duì)所述當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定,得到實(shí)際速度輸出值;
依據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值、所述實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值,控制所述控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)選的,所述根據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值、采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn),計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,包括:
依據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值和預(yù)設(shè)比例-積分-微分算法計(jì)算調(diào)節(jié)速率;
根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率;
基于所述調(diào)節(jié)速率、所述擬合速率及其各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值計(jì)算當(dāng)前速度輸出值。
優(yōu)選的,所述根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率,包括:
根據(jù)采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn),繪制相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn);
對(duì)各個(gè)所述坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行擬合處理,得到擬合曲線;
計(jì)算所述擬合曲線的斜率;
根據(jù)所述斜率和預(yù)設(shè)擬合系數(shù)計(jì)算擬合速率。
優(yōu)選的,所述根據(jù)速度閾值對(duì)所述當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定,得到實(shí)際速度輸出值,包括:
比較所述當(dāng)前速度輸出值與速度閾值;
當(dāng)所述當(dāng)前速度輸出值大于等于所述速度閾值時(shí),將所述速度閾值確定為實(shí)際速度輸出值;
當(dāng)所述當(dāng)前速度輸出值小于所述速度閾值時(shí),將所述當(dāng)前速度輸出值確定為實(shí)際速度輸出值。
優(yōu)選的,所述依據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值、所述實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值,控制所述控制對(duì)象運(yùn)動(dòng),包括:
根據(jù)所述實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值計(jì)算減速位移值,所述減速位移值是當(dāng)所述控制對(duì)象以所述實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以所述預(yù)設(shè)加速度值為減速運(yùn)動(dòng)到停止的位移值;
比較所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值與所述減速位移值;
當(dāng)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值大于所述減速位移值時(shí),判斷所述實(shí)際速度輸出值是否為所述速度閾值;
若是,控制所述控制對(duì)象按照所述實(shí)際速度輸出值勻速運(yùn)動(dòng);
若否,控制所述控制對(duì)象以所述實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以所述預(yù)設(shè)加速度值加速運(yùn)動(dòng);
當(dāng)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值小于等于所述減速位移值時(shí),控制所述控制對(duì)象以所述實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以所述預(yù)設(shè)加速度值減速運(yùn)動(dòng)。
一種位置閉環(huán)控制裝置,包括:采集記錄模塊、運(yùn)動(dòng)到位判斷模塊、當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊、實(shí)際速度輸出值獲取模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊;
所述采集記錄模塊,用于在當(dāng)前伺服周期內(nèi),按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔依次采集控制對(duì)象的位置值并記錄采集時(shí)間點(diǎn);
所述運(yùn)動(dòng)到位判斷模塊,用于根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值判斷所述控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位,所述當(dāng)前位置值為所述當(dāng)前伺服周期內(nèi)最后一次采集的位置值;
所述當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊,用于若未運(yùn)動(dòng)到位,根據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值、采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn),計(jì)算當(dāng)前速度輸出值;
所述實(shí)際速度輸出值獲取模塊,用于根據(jù)速度閾值對(duì)所述當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定,得到實(shí)際速度輸出值;
所述運(yùn)動(dòng)控制模塊,用于依據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值、所述實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值,控制所述控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)選的,所述當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊,具體用于:
依據(jù)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值和預(yù)設(shè)比例-積分-微分算法計(jì)算調(diào)節(jié)速率;根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率;基于所述調(diào)節(jié)速率、所述擬合速率及其各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值計(jì)算當(dāng)前速度輸出值。
優(yōu)選的,所述根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率的所述當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊,具體用于:
根據(jù)采集的各個(gè)所述位置值及其對(duì)應(yīng)的所述采集時(shí)間點(diǎn),繪制相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn);對(duì)各個(gè)所述坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行擬合處理,得到擬合曲線;計(jì)算所述擬合曲線的斜率;根據(jù)所述斜率和預(yù)設(shè)擬合系數(shù)計(jì)算擬合速率。
優(yōu)選的,所述實(shí)際速度輸出值獲取模塊,具體用于:
比較所述當(dāng)前速度輸出值與速度閾值;當(dāng)所述當(dāng)前速度輸出值大于等于所述速度閾值時(shí),將所述速度閾值確定為實(shí)際速度輸出值;當(dāng)所述當(dāng)前速度輸出值小于所述速度閾值時(shí),將所述當(dāng)前速度輸出值確定為實(shí)際速度輸出值。
優(yōu)選的,所述運(yùn)動(dòng)控制模塊,具體用于:
根據(jù)所述實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值計(jì)算減速位移值,所述減速位移值是當(dāng)所述控制對(duì)象以所述實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以所述預(yù)設(shè)加速度值為減速運(yùn)動(dòng)到停止的位移值;比較所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值與所述減速位移值;當(dāng)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值大于所述減速位移值時(shí),判斷所述實(shí)際速度輸出值是否為所述速度閾值;若是,控制所述控制對(duì)象按照所述實(shí)際速度輸出值勻速運(yùn)動(dòng);若否,控制所述控制對(duì)象以所述實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以所述預(yù)設(shè)加速度值加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)所述當(dāng)前位置值與所述目標(biāo)位置值的差值小于等于所述減速位移值時(shí),控制所述控制對(duì)象以所述實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以所述預(yù)設(shè)加速度值減速運(yùn)動(dòng)。
相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的有益效果為:
以上本發(fā)明提供的一種位置閉環(huán)控制方法及裝置,該方法根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)最后一次采集的當(dāng)前位置值判斷控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位,并且,當(dāng)未運(yùn)動(dòng)到位時(shí),根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,并引入速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定得到實(shí)際速度輸出值,最后通過預(yù)加速度值控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)?;诒景l(fā)明公開的方法,實(shí)現(xiàn)了提前規(guī)劃控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)路徑,從而有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為現(xiàn)有的位置閉環(huán)控制框圖;
圖2為本發(fā)明實(shí)施例一公開的一種位置閉環(huán)控制方法流程圖;
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二公開的一種位置閉環(huán)控制方法部分流程圖;
圖4為本發(fā)明實(shí)施例二公開的另一種位置閉環(huán)控制方法部分流程圖;
圖5為本發(fā)明實(shí)施例二公開的另一種位置閉環(huán)控制方法部分流程圖;
圖6為本發(fā)明實(shí)施例二公開的另一種位置閉環(huán)控制方法部分流程圖;
圖7為本發(fā)明實(shí)施例三公開的一種位置閉環(huán)控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例一
本發(fā)明實(shí)施例一公開了一種位置閉環(huán)控制方法,應(yīng)用于位置閉環(huán)控制裝置,方法流程圖如圖2所示,該位置閉環(huán)控制方法包括如下步驟:
S101,在當(dāng)前伺服周期內(nèi),按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔依次采集控制對(duì)象的位置值并記錄采集時(shí)間點(diǎn);
在執(zhí)行步驟S101的過程中,可通過在控制對(duì)象上設(shè)置傳感器實(shí)現(xiàn)采集控制對(duì)象的位置值,在每一個(gè)伺服周期內(nèi),按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔控制傳感器采集控制對(duì)象的位置值,并記錄采集時(shí)間點(diǎn)。
S102,根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值判斷控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位,當(dāng)前位置值為當(dāng)前伺服周期內(nèi)最后一次采集的位置值;
在執(zhí)行步驟S102的過程中,通過判斷當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差是否為0,即可確定控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位;若差為0,則表示運(yùn)動(dòng)到位;若差不為0,則表示未運(yùn)動(dòng)到位;進(jìn)一步的,根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差的正負(fù),即可確定控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方向。
S103,若未運(yùn)動(dòng)到位,根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值、采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn),計(jì)算當(dāng)前速度輸出值;
S104,根據(jù)速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定,得到實(shí)際速度輸出值;
S105,依據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值、實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值,控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)。
需要說明的是,若運(yùn)動(dòng)到位,則執(zhí)行步驟S106,生成用于表征控制對(duì)象到達(dá)目標(biāo)位置的提示信息;提示裝置接收該提示信息可以以預(yù)設(shè)形式進(jìn)行提示控制對(duì)象到達(dá)目標(biāo)位置;例如提示裝置可以是提示燈,提示燈閃爍、點(diǎn)亮或變換顯示顏色都可以表示控制對(duì)象到達(dá)目標(biāo)位置。
本發(fā)明實(shí)施例公開的一種位置閉環(huán)控制方法,根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)最后一次采集的當(dāng)前位置值判斷控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位,并且,當(dāng)未運(yùn)動(dòng)到位時(shí),根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,并引入速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定得到實(shí)際速度輸出值,最后通過預(yù)加速度值控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)。基于本發(fā)明公開的方法,實(shí)現(xiàn)了提前規(guī)劃控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)路徑,從而有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性。
實(shí)施例二
結(jié)合上述本發(fā)明實(shí)施例一公開的位置閉環(huán)控制方法,如圖2所示出的步驟S103中根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值、采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn),計(jì)算當(dāng)前速度輸出值的具體執(zhí)行過程,如圖3所示,包括如下步驟:
S201,依據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值和預(yù)設(shè)比例-積分-微分算法計(jì)算調(diào)節(jié)速率;
在執(zhí)行步驟S201的過程中,通過將當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值代入預(yù)設(shè)比例-積分-微分算法u(k)=u(k-1)+A*e(k-1)+B*e(k-2)中計(jì)算調(diào)節(jié)速度值,其中,u(k)為調(diào)節(jié)速度值,u(k-1)為上一次的調(diào)節(jié)速度值,e(k-1)為當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值,e(k-2)為上一次調(diào)節(jié)過程中e(k-1)的值,A為第一預(yù)設(shè)偏差系數(shù),B為第二預(yù)設(shè)偏差系數(shù),如果為第一次計(jì)算,則u(k-1)和e(k-2)均為0,并且每計(jì)算一次,k的值就加1。
S202,根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率;
S203,基于調(diào)節(jié)速率、擬合速率及其各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值計(jì)算當(dāng)前速度輸出值;
在執(zhí)行步驟S203的過程中,調(diào)節(jié)速率與擬合速率的權(quán)重值可根據(jù)實(shí)際需要具體設(shè)置,兩者的權(quán)重值之和為1,假設(shè)調(diào)節(jié)速度值為u,擬合速度值為m,并且各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值分別為a和1-a,則當(dāng)前速度輸出值為u*a+m*(1-a)。
本發(fā)明實(shí)施例公開的一種位置閉環(huán)控制方法,在判斷控制對(duì)象未運(yùn)動(dòng)到位時(shí),根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值計(jì)算調(diào)節(jié)速率、依據(jù)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)計(jì)算擬合速率,最終根據(jù)調(diào)節(jié)速率、擬合速率及其各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,并引入速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定得到實(shí)際速度輸出值,最后通過預(yù)加速度值控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)。基于本發(fā)明公開的方法,實(shí)現(xiàn)了提前規(guī)劃控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)路徑,從而有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性。
結(jié)合上述本發(fā)明實(shí)施例二公開的位置閉環(huán)控制方法,如圖3所示出的步驟S202中根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率的具體執(zhí)行過程,如圖4所示,包括如下步驟:
S301,根據(jù)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn),繪制相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn);
在執(zhí)行步驟S301的過程中,可根據(jù)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)構(gòu)建坐標(biāo)系,具體可將位置設(shè)置為y軸,將時(shí)間設(shè)置為x軸,進(jìn)而繪制相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)。
S302,對(duì)各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行擬合處理,得到擬合曲線;
S303,計(jì)算擬合曲線的斜率;
在執(zhí)行步驟S303的過程中,如果坐標(biāo)系y軸為位置,x軸為時(shí)間的話,那么擬合曲線的斜率即是當(dāng)前擬合速度值。
S304,根據(jù)斜率和預(yù)設(shè)擬合系數(shù)計(jì)算擬合速率。
本發(fā)明實(shí)施例公開的一種位置閉環(huán)控制方法,在判斷控制對(duì)象未運(yùn)動(dòng)到位時(shí),根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值計(jì)算調(diào)節(jié)速率、依據(jù)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)計(jì)算擬合速率,最終根據(jù)調(diào)節(jié)速率、擬合速率及其各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,并引入速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定得到實(shí)際速度輸出值,最后通過預(yù)加速度值控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)?;诒景l(fā)明公開的方法,實(shí)現(xiàn)了提前規(guī)劃控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)路徑,從而有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性。
結(jié)合上述本發(fā)明實(shí)施例一公開的位置閉環(huán)控制方法,如圖2所示出的步驟S104中根據(jù)速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定,得到實(shí)際速度輸出值的具體執(zhí)行過程,如圖5所示,包括如下步驟:
S401,比較當(dāng)前速度輸出值與速度閾值;
S402,當(dāng)當(dāng)前速度輸出值大于等于速度閾值時(shí),將速度閾值確定為實(shí)際速度輸出值;
S403,當(dāng)當(dāng)前速度輸出值小于速度閾值時(shí),將當(dāng)前速度輸出值確定為實(shí)際速度輸出值。
本發(fā)明實(shí)施例公開的一種位置閉環(huán)控制方法,在判斷控制對(duì)象未運(yùn)動(dòng)到位時(shí),根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,并引入速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定得到實(shí)際速度輸出值,最后通過預(yù)加速度值控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)?;诒景l(fā)明公開的方法,實(shí)現(xiàn)了提前規(guī)劃控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)路徑,從而有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性。
結(jié)合上述本發(fā)明實(shí)施例一公開的位置閉環(huán)控制方法,如圖2所示出的步驟S105中依據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值、實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值,控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)的具體執(zhí)行過程,如圖6所示,包括如下步驟:
S501,根據(jù)實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值計(jì)算減速位移值,減速位移值是當(dāng)控制對(duì)象以實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以預(yù)設(shè)加速度值為減速運(yùn)動(dòng)到停止的位移值;
s=va2/2a
其中,s為減速位移值,va為實(shí)際速度輸出值,a為預(yù)設(shè)加速度值。
S502,比較當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值與減速位移值;
S503,當(dāng)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值大于減速位移值時(shí),判斷實(shí)際速度輸出值是否為速度閾值;
S504,若是,控制控制對(duì)象按照實(shí)際速度輸出值勻速運(yùn)動(dòng);
S505,若否,控制控制對(duì)象以實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以預(yù)設(shè)加速度值加速運(yùn)動(dòng);
S506,當(dāng)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值小于等于減速位移值時(shí),控制控制對(duì)象以實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以預(yù)設(shè)加速度值減速運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明實(shí)施例公開的一種位置閉環(huán)控制方法,在判斷控制對(duì)象未運(yùn)動(dòng)到位時(shí),根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,并引入速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定得到實(shí)際速度輸出值,最后通過預(yù)加速度值控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)。基于本發(fā)明公開的方法,實(shí)現(xiàn)了提前規(guī)劃控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)路徑,從而有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性。
實(shí)施例三
基于上述本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二公開的位置閉環(huán)控制方法,本發(fā)明實(shí)施例則對(duì)應(yīng)公開了執(zhí)行方法的位置閉環(huán)控制裝置,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示,位置閉環(huán)控制裝置200,包括:采集記錄模塊201、運(yùn)動(dòng)到位判斷模塊202、當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊203、實(shí)際速度輸出值獲取模塊204和運(yùn)動(dòng)控制模塊205;
采集記錄模塊201,用于在當(dāng)前伺服周期內(nèi),按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔依次采集控制對(duì)象的位置值并記錄采集時(shí)間點(diǎn);
運(yùn)動(dòng)到位判斷模塊202,用于根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值判斷控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位,當(dāng)前位置值為當(dāng)前伺服周期內(nèi)最后一次采集的位置值;
當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊203,用于若未運(yùn)動(dòng)到位,根據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值、采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn),計(jì)算當(dāng)前速度輸出值;
實(shí)際速度輸出值獲取模塊204,用于根據(jù)速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定,得到實(shí)際速度輸出值;
運(yùn)動(dòng)控制模塊205,用于依據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值、實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值,控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)。
需要說明的是,當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊203,具體用于:
依據(jù)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值和預(yù)設(shè)比例-積分-微分算法計(jì)算調(diào)節(jié)速率;根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率;基于調(diào)節(jié)速率、擬合速率及其各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值計(jì)算當(dāng)前速度輸出值。
還需要說明的是,根據(jù)最小二乘法對(duì)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到擬合速率的當(dāng)前速度輸出值計(jì)算模塊203,具體用于:
根據(jù)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn),繪制相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn);對(duì)各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行擬合處理,得到擬合曲線;計(jì)算擬合曲線的斜率;根據(jù)斜率和預(yù)設(shè)擬合系數(shù)計(jì)算擬合速率。
還需要說明的是,實(shí)際速度輸出值獲取模塊204,具體用于:
比較當(dāng)前速度輸出值與速度閾值;當(dāng)當(dāng)前速度輸出值大于等于速度閾值時(shí),將速度閾值確定為實(shí)際速度輸出值;當(dāng)當(dāng)前速度輸出值小于速度閾值時(shí),將當(dāng)前速度輸出值確定為實(shí)際速度輸出值。
還需要說明的是,運(yùn)動(dòng)控制模塊205,具體用于:
根據(jù)實(shí)際速度輸出值和預(yù)設(shè)加速度值計(jì)算減速位移值,減速位移值是當(dāng)控制對(duì)象以實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以預(yù)設(shè)加速度值為減速運(yùn)動(dòng)到停止的位移值;比較當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值與減速位移值;當(dāng)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值大于減速位移值時(shí),判斷實(shí)際速度輸出值是否為速度閾值;若是,控制控制對(duì)象按照實(shí)際速度輸出值勻速運(yùn)動(dòng);若否,控制控制對(duì)象以實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以預(yù)設(shè)加速度值加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)當(dāng)前位置值與目標(biāo)位置值的差值小于等于減速位移值時(shí),控制控制對(duì)象以實(shí)際速度輸出值為初始速率,并以預(yù)設(shè)加速度值減速運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明實(shí)施例公開的一種位置閉環(huán)控制裝置,根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)最后一次采集的當(dāng)前位置值判斷控制對(duì)象是否運(yùn)動(dòng)到位,并且,當(dāng)未運(yùn)動(dòng)到位時(shí),根據(jù)當(dāng)前伺服周期內(nèi)采集的各個(gè)位置值及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前速度輸出值,并引入速度閾值對(duì)當(dāng)前速度輸出值進(jìn)行閾值限定得到實(shí)際速度輸出值,最后通過預(yù)加速度值控制控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)?;诒景l(fā)明公開的裝置,實(shí)現(xiàn)了提前規(guī)劃控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)路徑,從而有效降低出現(xiàn)控制對(duì)象超調(diào)甚至飛車現(xiàn)象的可能性。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種位置閉環(huán)控制方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹,本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述,以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想;同時(shí),對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處,綜上所述,本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
需要說明的是,本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述,每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處,各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言,由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng),所以描述的比較簡(jiǎn)單,相關(guān)之處參見方法部分說明即可。
還需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素,或者是還包括為這些過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個(gè)……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。