專利名稱：兩平行軸同步移動(dòng)伺服系統(tǒng)的控制設(shè)備和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步控制的方法，尤其涉及對(duì)兩平行軸的位置和速度進(jìn)行同步控制的方法。

背景技術(shù)：
在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，需要對(duì)兩個(gè)平行軸的位置和速度同步控制。
就兩平行軸的情況來說，目前最常見的方法有兩種，一種是兩平行軸通過剛性同步軸連接，另一種是兩軸分別用兩個(gè)伺服電機(jī)控制。前者的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡單，控制成本低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在工業(yè)上的直角坐標(biāo)機(jī)器人獲得了應(yīng)用，其缺點(diǎn)是，軸線方向很長的同步軸加工困難，加工成本極高，故一般不可能做得很長，限制了兩平行軸的跨距，同步軸越長徑向撓度越大，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)受到離心力的作用導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)和噪音，故不適合用于大跨距高轉(zhuǎn)速的兩平行軸的同步控制。后者采用兩個(gè)伺服電機(jī)控制，增設(shè)一臺(tái)伺服電機(jī)，增加了控制成本，但是提高了運(yùn)行的平穩(wěn)性，在高速重載大跨距領(lǐng)域具有重要的實(shí)際意義。
用兩臺(tái)電機(jī)做同步運(yùn)動(dòng)，目前比較常見的做法是把兩軸中其中的一個(gè)設(shè)為主軸，對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)設(shè)為主電機(jī)，該伺服電機(jī)的編碼器作為位置環(huán)反饋。另外一個(gè)伺服電機(jī)設(shè)為從電機(jī)，該伺服電機(jī)的編碼器反饋值不參與運(yùn)動(dòng)控制。讓從電機(jī)跟隨主電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩軸位置環(huán)同步，但是不能實(shí)現(xiàn)速度同步，而且這種跟蹤同步方法只能在少數(shù)高檔運(yùn)動(dòng)控制卡上實(shí)現(xiàn)，需要運(yùn)動(dòng)控制卡的主頻非產(chǎn)高。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)兩平行軸的位置和速度進(jìn)行同步控制的方法，旨在有效解決大跨距兩同步軸高速運(yùn)行位置和速度同步控制的問題，該方法不設(shè)置主動(dòng)被動(dòng)軸，兩個(gè)位置速度力矩三閉環(huán)系統(tǒng)按插補(bǔ)規(guī)則各自獨(dú)立運(yùn)行，能充分達(dá)到位置同步和速度同步，可在普通運(yùn)動(dòng)控制卡上成功獲得實(shí)現(xiàn)，主頻要求不高。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸的同步移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述伺服系統(tǒng)包括分別用于驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)平行軸的位移的兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述控制設(shè)備，用于控制所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述控制設(shè)備進(jìn)一步包括 控制基準(zhǔn)發(fā)生裝置，用于根據(jù)一個(gè)當(dāng)前控制周期開始時(shí)所述兩個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置，確定所述當(dāng)前控制周期的控制目標(biāo)值；以及 比較裝置，用于比較所述兩個(gè)軸的即時(shí)位置與所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值，并根據(jù)比較的結(jié)構(gòu)生成一個(gè)控制信號(hào)， 其中所述控制設(shè)備根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述控制基準(zhǔn)發(fā)生裝置進(jìn)一步包括 候選基準(zhǔn)值發(fā)生部分，用于計(jì)算 Fi+x＝Fi-Ye，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第一軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)； Fi+y＝Fi+Xe，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第二軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)； Fi+x+y＝Fi+Xe-Ye，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸各從各自的當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)； 其中，Xe和Ye分別為兩個(gè)軸的控制目標(biāo)，F(xiàn)i＝Y(jié)iXe-XiYe，Xi表示所述第一控制對(duì)象的當(dāng)前位置，Yi表示所述第二控制對(duì)象的當(dāng)前位置； 以及 控制目標(biāo)值確定部分，用于比較Fi+x、Fi+y、Fi+x+y的絕對(duì)值大小，并取與Fi+1，j、Fi，j+1、Fi+1，j+1中絕對(duì)值最小者所對(duì)應(yīng)的所述狀態(tài)，作為所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸的同步移動(dòng)的伺服系統(tǒng)，包括分別用于驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)軸的位移的兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)；一個(gè)控制設(shè)備，用于控制所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述控制設(shè)備進(jìn)一步包括 控制基準(zhǔn)發(fā)生裝置，用于根據(jù)一個(gè)當(dāng)前控制周期開始時(shí)所述兩個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置(Xi和Yi)，確定所述當(dāng)前控制周期的控制目標(biāo)值；以及 比較裝置，用于比較所述兩個(gè)軸的即時(shí)位置與所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值，并根據(jù)比較的結(jié)構(gòu)生成一個(gè)控制信號(hào)， 其中所述控制設(shè)備根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸的同步移動(dòng)的伺服方法，其特征在于包括控制基準(zhǔn)發(fā)生步驟，其根據(jù)一個(gè)當(dāng)前控制周期開始時(shí)所述兩個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置(Xi和Yi)，確定所述當(dāng)前控制周期的控制目標(biāo)值；比較步驟，其比較所述兩個(gè)對(duì)象的即時(shí)位置與所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值，并根據(jù)比較的結(jié)構(gòu)生成一個(gè)控制信號(hào)，控制步驟，其根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)分別用于驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)對(duì)象的兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述控制基準(zhǔn)發(fā)生步驟進(jìn)一步包括 候選基準(zhǔn)值發(fā)生步驟，其計(jì)算 Fi+x＝Fi-Ye，它對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第一軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)； Fi+y＝Fi+Xe，它對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第二軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)； Fi+x+y＝Fi+Xe-Ye，它對(duì)應(yīng)于兩個(gè)控制對(duì)象各從各自的當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)； 其中，Xe和Ye分別為兩個(gè)軸的控制目標(biāo)，F(xiàn)i＝Y(jié)iXe-XiYe，Xi表示所述第一軸的當(dāng)前位置，Yi表示所述第二軸的當(dāng)前位置； 以及 控制目標(biāo)值確定步驟，其比較Fi+x、Fi+y、Fi+x+y的絕對(duì)值大小，并取與Fi+1，j、Fi，j+1、Fi+1，j+1中絕對(duì)值最小者所對(duì)應(yīng)的所述狀態(tài)，作為所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值。



圖1是本發(fā)明的位置同步控制示意圖； 圖2是本發(fā)明的速度同步控制示意圖。

具體實(shí)施例方式 以下描述本發(fā)明的兩平行軸同步移動(dòng)伺服系統(tǒng)的控制設(shè)備和控制方法的技術(shù)方案的具體實(shí)施方式
。
把兩個(gè)伺服對(duì)象的初始點(diǎn)作為X-Y坐標(biāo)平面的原點(diǎn)O，將兩對(duì)象中的第一個(gè)的位移作為X軸，另外一根看作Y軸，在XOY平面從零點(diǎn)起插補(bǔ)斜率為1的直線。該直線在兩軸上的投影相等且等于同步運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)兩軸的位置同步；采用數(shù)控插補(bǔ)直接搜索法，在同一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)兩軸的位移相等，實(shí)現(xiàn)兩軸速度同步，具體包括以下步驟 (1)將控制開始時(shí)兩軸的位置分別作為兩軸的同步起點(diǎn)，一般情況下兩軸的同步起點(diǎn)取為與某一參考基準(zhǔn)平行(但本發(fā)明不限于平行的情況)； (2)采用直接搜索法實(shí)現(xiàn)位置同步 目標(biāo)直線方程的判別方程為F＝y(tǒng)Xe-xYe，其中 Xe＝第一對(duì)象的位移距離/控制周期總數(shù)N Ye＝第二對(duì)象的位移距離/控制周期總數(shù)N 控制周期總數(shù)N的選擇，決定了伺服系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的控制精度，而N的取值上限，即伺服系統(tǒng)的精度上限。
設(shè)第i個(gè)插補(bǔ)周期開始時(shí)兩軸的坐標(biāo)為(Xi，Yi)，判別值為Fi＝Y(jié)iXe-XiYe，，向+X方向插補(bǔ)一步得Fi+x＝Fi-Ye，向+Y方向插補(bǔ)一步得Fi+y＝Fi+Xe，向+X、+Y方向插補(bǔ)一步Fi+1，j+1＝Fi，j+Xe-Ye得Fi+x+y＝Fi+Xe-Ye， 比較Fi+x、Fi+y、Fi+x+y的絕對(duì)值，取與其中最小者對(duì)應(yīng)的點(diǎn)作為下一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)，即當(dāng)前的位置移動(dòng)周期里反饋控制的目標(biāo)值。
例如，在第一個(gè)插補(bǔ)周期開始，原點(diǎn)(0，0)，向+X、+Y方向插補(bǔ)一步F0+x+y＝+Xe-Ye，那么點(diǎn)(Ye，Xe)作為下一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)，即當(dāng)前位移伺服周期里反饋控制的目標(biāo)值。
由于控制對(duì)象的當(dāng)前值是上一步按偏差最小的方向搜索后計(jì)算獲得的，如果起始點(diǎn)在原點(diǎn)位置，按照理想的最小偏差一步一步走下去，所有的控制中間點(diǎn)都在45度直線上；如此，依次類推(2Ye，2Xe)，(3Ye，3Xe)，....作為下一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)，最后到達(dá)終點(diǎn)(N*Ye，，N*Xe)，從原點(diǎn)到終點(diǎn)的軌跡向兩個(gè)坐標(biāo)軸X、Y投影，投影大小都為N*Xe，從而實(shí)現(xiàn)位置同步； 但是，在實(shí)際操作中，由于受到實(shí)際負(fù)載或者電機(jī)特性等的影響，有可能會(huì)出現(xiàn)中間控制點(diǎn)偏離給定值，那么下一個(gè)中間插補(bǔ)點(diǎn)計(jì)算時(shí)是以當(dāng)前實(shí)際的(可能偏離45度直線的)位置值來計(jì)算的。因而，有可能出現(xiàn)選擇向+X方向插補(bǔ)一步或向+Y方向插補(bǔ)一步的操作周期(而不是向+X、+Y方向插補(bǔ)一步的操作)，以使控制點(diǎn)回歸45度直線。
可以理解的是，在向+X方向插補(bǔ)一步或向+Y方向插補(bǔ)一步的操作周期里，兩軸的位移是不同步的，具體說就是一個(gè)軸移動(dòng)而另一個(gè)軸保持不動(dòng)。但這種不同步只是微觀的、局部的和暫時(shí)的，其不僅不影響兩軸同步的宏觀總體效果，而且恰恰是補(bǔ)償由于實(shí)際負(fù)載或者電機(jī)特性的影響而產(chǎn)生的偏離同步的偏差以獲得總體的宏觀位置同步效果所必需的措施。
(3)實(shí)現(xiàn)速度同步 在第一個(gè)插補(bǔ)周期T起始點(diǎn)(0，0)，終點(diǎn)(N*Ye，N*Xe)，X軸速度Vx＝Y(jié)e/T，Y軸速度Vy＝Xe/T，故X軸與Y軸速度相同。
在理想情況下，在第二個(gè)插補(bǔ)周期T起點(diǎn)(Ye，Xe)，終點(diǎn)(2*Ye，2*Xe)，X軸速度Vx＝Y(jié)e/T，Y軸速度Vy＝Xe/T，故X軸與Y軸速度相同， 依次類推，在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，X軸與Y軸速度相等，從而實(shí)現(xiàn)速度同步。
與位置同步同樣地，在實(shí)際操作中，由于受到實(shí)際負(fù)載或者電機(jī)特性等的影響，有可能會(huì)出現(xiàn)中間控制點(diǎn)偏離給定值，那么下一個(gè)中間插補(bǔ)點(diǎn)計(jì)算時(shí)是以當(dāng)前實(shí)際的(可能偏離45度直線的)位置值來計(jì)算的。因而，有可能出現(xiàn)選擇向+X方向插補(bǔ)一步或向+Y方向插補(bǔ)一步的操作周期(而不是向+X、+Y方向插補(bǔ)一步的操作)，以使控制點(diǎn)回歸45度直線。
同樣可以理解的是，在向+X方向插補(bǔ)一步或向+Y方向插補(bǔ)一步的操作周期里，兩軸的速度是不同步的，具體說就是一個(gè)軸移動(dòng)(速度非零)而另一個(gè)軸保持不動(dòng)(速度為零)。但這種不同步只是微觀的、局部的和暫時(shí)的，其不僅不影響兩軸速度同步的宏觀總體效果，而且恰恰是補(bǔ)償由于實(shí)際負(fù)載或者電機(jī)特性的影響而產(chǎn)生的偏離速度同步的偏差以獲得總體的宏觀速度同步效果所必需的措施。
從控制理論和實(shí)踐的意義上講，“伺服對(duì)象”可以是伺服驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輸出部分(如伺服電機(jī)的輸出軸)，也可以是控制系統(tǒng)所作用于的最終對(duì)象，如轉(zhuǎn)臺(tái)、升降臺(tái)等，也可以是和該最終對(duì)象機(jī)械耦合的任何部分。相應(yīng)地，作為反饋信號(hào)發(fā)生裝置的測量裝置，可以以伺服驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輸出部分作為其測量對(duì)象，也可以以上述最終對(duì)象，或和該最終對(duì)象機(jī)械耦合的任何部分，作為其測量對(duì)象。這些均取決于伺服系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，而且是本領(lǐng)域的人員所熟知的。
上述的兩平行軸對(duì)象位置和速度同步控制的方法，兩平行軸的跨距不受任何機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，可以解決同步位置和速度的大跨距難題。
更進(jìn)一步地，可以先采用量具標(biāo)定兩平行軸的初始同步位置，所述量具可以是游標(biāo)卡尺，其精度±0.01mm，初始誤差小。在一個(gè)具體實(shí)施例中，對(duì)于第一軸，利用量具量取其離基準(zhǔn)的距離；對(duì)于第二軸，同樣利用量具量取其離基準(zhǔn)的距離；實(shí)際運(yùn)行過程中，位置精度不受影響。同步控制過程中，精度幾乎完全取決于初始誤差，便于操作和施工。
本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在 本發(fā)明兩平行軸位置速度同步控制的方法，把兩平行軸位置的起始點(diǎn)作為兩軸的零位，兩軸按平面插補(bǔ)的方式運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)軌跡是在第一象限斜率為1的直線，采用直接搜索法進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，最終軌跡在兩軸上的投影距離相等，達(dá)到兩軸位置同步，在同一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)兩軸運(yùn)動(dòng)位移相等，達(dá)到兩軸速度。直接搜索法插補(bǔ)斜率為1的直線，最大限度地避免了插補(bǔ)周期內(nèi)的誤差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不設(shè)置主動(dòng)被動(dòng)軸，能充分達(dá)到位置同步和速度同步，可在普通運(yùn)動(dòng)卡上成功獲得實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生良好的實(shí)際意義，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
在實(shí)際操作中，可以使用量具確定同步位置的零點(diǎn)，兩平行軸同步運(yùn)動(dòng)前都有一個(gè)起始位置，起始位置一般在機(jī)械基準(zhǔn)上或者離基準(zhǔn)有一定距離，如果起始位置離基準(zhǔn)有一定距離，那么可以采用游標(biāo)卡尺等量具標(biāo)定好兩軸的起始位置，然后把標(biāo)定的位置作為同步運(yùn)動(dòng)的零點(diǎn)。
本發(fā)明技術(shù)方案采用直接搜索法作為同步運(yùn)動(dòng)的核心方法，直接搜索法計(jì)算在X、Y和斜率為1的三個(gè)方向各走一步，哪一步的終點(diǎn)離理想軌跡最近，哪一步就作為下一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)。同步運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)斜率為1的直線，本發(fā)明的方案比現(xiàn)有技術(shù)有顯著的優(yōu)越性。
以上僅是結(jié)合本發(fā)明的具體應(yīng)用范例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，這種描述是說明性的而非限定性的。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平行軸的同步移動(dòng)的伺服系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述伺服系統(tǒng)包括
分別用于驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)平行軸的位移的兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
所述控制設(shè)備，用于控制所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，
其特征在于所述控制設(shè)備進(jìn)一步包括
控制基準(zhǔn)發(fā)生裝置，用于根據(jù)一個(gè)當(dāng)前控制周期開始時(shí)所述兩個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置(Xi和Yi)，確定所述當(dāng)前控制周期的控制目標(biāo)值；以及
比較裝置，用于比較所述兩個(gè)對(duì)象的即時(shí)位置與所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值，并根據(jù)比較的結(jié)構(gòu)生成一個(gè)控制信號(hào)，
其中所述控制設(shè)備根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其特征在于所述控制基準(zhǔn)發(fā)生裝置進(jìn)一步包括
候選基準(zhǔn)值發(fā)生部分(模塊)，用于計(jì)算
Fi+x＝Fi-Ye，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第一軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
Fi+y＝Fi+Xe，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第二軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
Fi+x+y＝Fi+Xe-Ye，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸各從各自的當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
其中，Xe和Ye分被為第一軸和第二軸同步控制目標(biāo)，F(xiàn)i＝Y(jié)iXe-XiYe，Xi表示所述第一控制對(duì)象的當(dāng)前位置，Yi表示所述第二控制對(duì)象的當(dāng)前位置；
以及
控制目標(biāo)值確定部分，用于比較Fi+x、Fi+y、Fi+x+y的絕對(duì)值大小，并取與Fi+1，j、Fi，j+1、Fi+1，j+1中絕對(duì)值最小者所對(duì)應(yīng)的所述狀態(tài)，作為所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其中所述伺服系統(tǒng)進(jìn)一步包括
位置檢測裝置，用于檢測所述兩個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置(Xi和Yi)。
4、用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平行軸的同步移動(dòng)的伺服系統(tǒng)，包括
分別用于驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)平行軸的位移的兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
一個(gè)控制設(shè)備，用于控制所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，
其特征在于所述控制設(shè)備進(jìn)一步包括
控制基準(zhǔn)發(fā)生裝置，用于根據(jù)一個(gè)當(dāng)前控制周期開始時(shí)所述兩個(gè)軸的當(dāng)前位置(Xi和Yi)，確定所述當(dāng)前控制周期的控制目標(biāo)值；以及
比較裝置，用于比較所述兩個(gè)對(duì)象的即時(shí)位置與所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值，并根據(jù)比較的結(jié)構(gòu)生成一個(gè)控制信號(hào)，
其中所述控制設(shè)備根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)所述兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的伺服系統(tǒng)，其特征在于所述控制基準(zhǔn)發(fā)生裝置進(jìn)一步包括
候選基準(zhǔn)值發(fā)生部分，用于計(jì)算
Fi+x＝Fi-Ye，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第一軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
Fi+y＝Fi+Xe，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第二軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
Fi+x+y＝Fi+Xe-Ye，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)控制對(duì)象各從各自的當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
其中，Xe和Ye分別為第一個(gè)軸和第二個(gè)軸同步控制目標(biāo)，F(xiàn)i＝Y(jié)iXe-XiYe，Xi表示所述第一控制對(duì)象的當(dāng)前位置，Yi表示所述第二控制對(duì)象的當(dāng)前位置；
以及
控制目標(biāo)值確定部分，用于比較Fi+x、Fi+y、Fi+x+y的絕對(duì)值大小，并取與Fi+1，j、Fi，j+1、Fi+1，j+1中絕對(duì)值最小者所對(duì)應(yīng)的所述狀態(tài)，作為所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的伺服系統(tǒng)，進(jìn)一步包括
位置檢測裝置，用于檢測所述兩個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置(Xi和Yi)。
7、實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平行軸的同步移動(dòng)的伺服方法，其特征在于包括
控制基準(zhǔn)發(fā)生步驟，其根據(jù)一個(gè)當(dāng)前控制周期開始時(shí)所述兩個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置(Xi和Yi)，確定所述當(dāng)前控制周期的控制目標(biāo)值；
比較步驟，其比較所述兩個(gè)對(duì)象的即時(shí)位置與所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值，并根據(jù)比較的結(jié)構(gòu)生成一個(gè)控制信號(hào)，
控制步驟，其根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)分別用于驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)對(duì)象的兩個(gè)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的伺服方法，其特征在于所述控制基準(zhǔn)發(fā)生步驟進(jìn)一步包括
候選基準(zhǔn)值發(fā)生步驟，其計(jì)算
Fi+x＝Fi-Ye，它對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第一軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
Fi+y＝Fi+Xe，它對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸中的第二軸從當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
Fi+x+y＝Fi+Xe-Ye，它對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸各從各自的當(dāng)前位置向其控制目標(biāo)位置移動(dòng)一個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離的狀態(tài)；
其中，Xe/Ye等于所述第一軸的伺服位移距離與所述第二軸的伺服位移距離之比，F(xiàn)i＝Y(jié)iXe-XiYe，Xi表示所述第一軸的當(dāng)前位置，Yi表示所述第二軸的當(dāng)前位置；
以及
控制目標(biāo)值確定步驟，其比較Fi+x、Fi+y、Fi+x+y的絕對(duì)值大小，并取與Fi+1，j、Fi，j+1、Fi+1，j+1中絕對(duì)值最小者所對(duì)應(yīng)的所述狀態(tài)，作為所述當(dāng)前控制周期的所述控制目標(biāo)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的伺服方法，進(jìn)一步包括
位置檢測步驟，其檢測所述兩個(gè)軸的當(dāng)前位置(Xi和Yi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種兩平行軸位置速度同步控制的算法，利用量具標(biāo)定兩平行軸的初始同步位置，并把對(duì)應(yīng)的兩個(gè)初始點(diǎn)作為兩個(gè)軸的零點(diǎn)，采用直接搜索法，將兩平行軸中的一根看作X軸，另外一根看作Y軸，在XOY平面插補(bǔ)斜率為1的直線，直線在兩軸上的投影相等，實(shí)現(xiàn)兩軸的位置同步，按直接搜索法，在同一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)兩軸的位移相等，實(shí)現(xiàn)兩軸速度同步。本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)大跨距兩平行軸采用兩伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)在速度和位置上同步運(yùn)行，不設(shè)置主動(dòng)被動(dòng)軸，充分達(dá)到位置同步和速度同步，可在普通運(yùn)動(dòng)控制卡上成功獲得實(shí)現(xiàn)，具有極好的實(shí)際意義。
文檔編號(hào)G05B19/18GK101581925SQ200810111789
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者偉 王, 劉相權(quán), 趙雪峰, 超 贠 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)