【运动控制】梯形加减速 三角加减速 柔性S型加减速曲线的认识
算法类型
在运动控制中常用的加减速控制算法有指数、直线、S型曲线和三角函数加减速控制算法。
PS:S型曲线加减速关注度指数,近年在上升。
冲击类型和加加速度解释
- 刚性冲击:速度发生突变,加速度理论上为无穷大,在起止端产生无穷大的惯性力,所以产生极大的冲击,适合低速场合。
- 柔性冲击:速度连续变化,而加速度突变,加速度跳变产生较大的惯性力,引起较大的冲击,适合中速场合。
- 挠性冲击:速度和加速度连续变化,而加加速度突变
加加速度,加速度对时间的导数,也称急动度、力变率,衡量加速度的变化,在车辆行驶中,如果加速度突然变化过大,车内人则感受不适,所以汽车工程师用急动度作为评判乘客不舒适程度的指标。
直线型
- 梯形
引用来源:[1]胡建华,廖文和,周儒荣.CNC系统中几种升降速控制曲线的研究与比较[J].南京航空航天大学学报,1999(06):706-711.
2.三角形对称加减速
引用来源: [1]刘晓龙. LED芯片检测定位系统优化与实现研究[D].华中科技大学,2015.
指数型
引用来源: [1]江勇,刘宗凯,周本谋,李辉.步进电机加减速控制优化设计[J].信息技术,2017(06):6-9.
直线加减速在启动、加速减速交接、停止处加速度不为零,速度存在突变,产生刚性冲击,无法适用于高速数控系统。
柔性S曲线加减速算法
七段S型曲线加减速算法
引用来源:[1]胡建华,廖文和,周儒荣.CNC系统中几种升降速控制曲线的研究与比较[J].南京航空航天大学学报,1999(06):706-711.六段S曲线加减速曲线
引用来源: [1]刘晓龙. LED芯片检测定位系统优化与实现研究[D].华中科技大学,2015.五段 S 型加减速算法
引用来源:[1]刘筱,吴文江,郑飂默.柔性S型加减速控制算法研究[J].组合机床与自动化加工技术,2014(03):66-68+72.五段 S 型加减速算法与七段相比,省略了匀加速和匀减速阶段。
同时其消除了初速度和末速度相等的限制。
四段式
即在五段上去除中间匀速段,适合用于短距离运动中,暂时没找到运用的。
S型加减速曲线则通过限制加加速度,从而得到加速度、速度、位移曲线,有七段式到四段式等变形组合。
以下引用自:[1]刘晓龙. LED芯片检测定位系统优化与实现研究[D].华中科技大学,2015.
加加速度:
加速度:
速度:
定位:
注意理解为先限制加速度,然后对各阶段积分,就可以相继得到加速度、速度、位置方程。
S型曲线加减速加速度变化连续,避免刚性冲击,减小振动,实现柔性控制。
改进加减速算法
- 加加速度连续的S型加减速规划算法
其为加加速度无突变且起止端连续的加减速曲线, 加速度曲线由余弦三角函数和直线构成,加加速度是正弦函数和直线构成。
引用来源: [1]李志杰,蔡力钢,刘志峰.加加速度连续的S型加减速规划算法[J].计算机集成制造系统,2019,25(05):1192-1201.
参数自动整定算法
跟PID整定类似,根据经验设置参数终将被自整定算法替代。
引用来源: [1]刘志峰,张森,蔡力钢,杨建武,许博,徐鹏.基于粒子群优化五阶段S曲线加减速控制算法[J].北京工业大学学报,2015,41(05):641-648.
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