CN105717868A - 用于运行技术***的方法、装置、控制装置和技术*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行技术***(TS)的方法、装置和用于确定运动轨迹(1)的方法、控制装置以及一种技术***(TS)本身。在此，该技术***(TS)具有至少一个用于运动至少一个轴的驱动器(A)，其中利用优化方法(Opt)计算轴的至少一个优化的运动轨迹(1)，其中，该优化方法(Opt)根据运动轨迹(1)的预设的点和/或运动轨迹(1)的预设的区域计算出优化的运动轨迹(1)。为了简化地并且特别直观地进行使用，物理边界条件(RB)从优化方法(Opt)的一开始就包括在优化方法(Opt)中。因此，技术***(TS)的使用和设立通过使用者直观地设计。优化的运动轨迹(1)用于对技术***(TS)的至少一个驱动器(A)进行控制。

Description

用于运行技术***的方法、装置、控制装置和技术***
技术领域
本发明涉及一种用于运行技术***的方法、计算机程序产品、控制装置以及技术***。
背景技术
在例如工具机床、生产机床或者机器人的技术***中，机器部件的运动轨迹(Bewegungsprofile)取决于另外的机器部件的运动轨迹。
DE102005027437A1涉及一种用于对机器的可移动的机器部件进行运动引导的方法和控制装置，其中，通过优化规范来确定运动轨迹。
DE1065422A1描述了一种用于通过控制程序或者应用程序对灵活的、高价值的盘形凸轮函数(Kurvenscheibenfunktion)进行优化的方法和控制装置，其中，盘形凸轮函数被逐段地描述并且没有内插预设的片段。
现有技术的缺点在于运动轨迹、尤其是盘形凸轮函数的抽象化和费事的生成。
发明内容
因此，本发明的目的在于尽可能高效地运行技术***，尤其通过简化地生成或优化运动轨迹来实现。
该目的通过根据权利要求1的方法实现。
该目的还通过根据权利要求11的用于确定运动轨迹的装置实现。
该目的进一步通过根据权利要求12的控制装置实现。
该目的此外通过根据权利要求14的技术***实现。
该目的另外通过根据权利要求15的计算机程序实现。
为了实现该目的，该方法用于运行技术***，其中该技术***具有用于运动至少一个轴的至少一个驱动器，其中，通过优化方法计算出轴的至少一个优化的运动轨迹，其中，优化方法根据一个运动轨迹的预设的点和/或该运动轨迹的预设的区域计算出优化的运动轨迹。该方法的特征在于，物理边界条件包括在优化方法中，并且优化的运动轨迹用于对技术***的至少一个驱动器进行控制。
用于运行技术***的方法可以具有用于优化、计算和/或提供运动轨迹、尤其是盘形凸轮函数(Kurvenscheibenfunktion)的方法。运动轨迹尤其可以是盘形凸轮函数。
技术***可以是工具机床、生产机床、用于制造初级产品或者(复杂的)产品的生产设备、机器人、并行运动机构、印刷机、纺织机、切割机或者起重机。
轴或者理解为作为技术***一部分的真实的轴或者理解为虚拟的轴。
轴或者轴联合体也可以理解为与后续的(伺服)轴连接的主轴。
轴的运动被理解为轴的旋转运动或者轴的或作动器的直线运动。
运动轨迹被理解为一种速度、转速、和/或(转)矩的规则，尤其是技术***的驱动器以其在确定的时间点和/或在确定的位置和/或指向是运动或者旋转。运动轨迹可以是作为位置、时间和/或指向或者旋转角度的函数的速度曲线。运动轨迹可以至少部分地由使用者预设。
用于尤其是技术***的不同驱动器的运动轨迹可以取决于另外的一个或者多个运动轨迹。
运动轨迹常常利用计算机程序产生。在此，运动轨迹也可以在考虑预设的应用的方面进行优化。运动轨迹的优化通过优化方法实现。通过该优化方法能够根据预先设定生成和/或优化运动轨迹。
该优化方法可以将运动轨迹转化为优化的运动轨迹。在此，运动轨迹例如匹配于另外的(优化的)运动轨迹。运动轨迹也可以根据预先设定利用优化方法进行补充。
优化方法可以理解为计算规则，该计算规则将函数或者一组值转换成另外的函数或者另外一组值。在转换之后，函数或者一组值的特性常常被如此改变，即能够对应于函数的对应措施被改变。该对应的措施通常相应于运动轨迹对最佳运动轨迹的最佳匹配程度。
物理边界调节被理解为这样的条件，其必须满足优化的运动轨迹。例如，边界条件可以是运动轨迹对时间或位置的至少一个导数的限制。
物理边界条件尤其是驱动器的最小/最大速度、最小/最大转矩、最大单位时间内的加速度变化(Ruck)(加速度对时间的导数或者力/转矩的时间上的变化)、驱动器在技术***的部件上的最大力作用、最大加速度、技术***的驱动器的受限的运行时间和/或技术***驱动器产生的热的受限的发展。
驱动器通常被理解为电动机器、(电)发动机、直线电机、伺服电机或者压电部件。
在使用中可以预设(未完全确定的)运动轨迹。借助用于运行技术***的方法测定优化的运动轨迹。该优化的运动轨迹借助优化方法由(预设的、未完全确定的)运动轨迹来生成。在优化运动轨迹时，直接考虑物理边界条件。对运动轨迹的计算多数借助计算机程序、尤其是工程设计程序实现。有利的是，该运动轨迹也可以在技术***的控制装置上测定和/或借助优化方法来优化。
该运动轨迹的优化也可以根据不同的目的预设来实现。目的预设可以通过将运动轨迹对位置/时间的至少一个导数最小化来预设。优化也可以通过将运动轨迹的积分和/或其至少一个导数最小化/最大化实现。
通常已知的优化方法优选地用作为优化方法。
在优化方法的至少一个步骤期间，优选在每个步骤期间实现对物理边界条件的考虑。因此免除了例如通过CAM工具/CAM***对优化的运动轨迹的后续检验。
与至今存在的解决方案相比，明显能够更加简单、更加快速和目的导向地执行根据本发明的设计方案，在至今存在的解决方案中，优化的运动轨迹尤其通过CAM工具转换成机器可读语言，并且在那里在物理边界条件下进行检验，并且因此也许必须在优化运动轨迹和根据物理边界条件的检验之间执行多次优化过程，以生成适合的运动轨迹。
在优选的设计方案中，优化方法配置用于最小化至少一个电驱动装置的能量消耗、用于最小化所述运动轨迹的过程的时间和/或减小在技术***中的振动。
运动轨迹尤其可以在获知驱动器的技术数据的情况下体现在能量消耗的一个值上，也就是为运动轨迹分配一个能量消耗。通过考虑/指派该体现，驱动器和/或技术***的能量消耗的最小限度被最小化。
运动轨迹也可以这样地优化，即驱动器对于执行由运动轨迹的预先设定所必须的时间被最小化。
运动轨迹同样可以用于对在技术***中的振动的最小化进行优化。为了进行最小化，尤其是在考虑到技术***或者驱动器的物理特性的情况下能够这样地优化运动轨迹的傅里叶转换，即在转换的运动轨迹的确定范围中对转换的运动轨迹进行最小化。替代傅里叶转换也可以使用其他积分转换，用于将运动轨迹传递到“频率空间”中。
对于至少一个运动轨迹的优化，优化方法也可以彼此加权，同时中止和/或依次执行，其中相应地考虑物理边界条件。
根据特定的预先设定、如减小能量消耗而进行的优化能够尤其在多个运动轨迹时进行彼此协调。用于运行技术***的方法由此可以长寿命地并且节省能量地运行。尤其是可以使用加权的优化函数作为具有参数化的边界条件的拉格朗日函数用于优化。此外，其他相应的方法对于本领域技术人员来说也是已知的。
在另外的设计方案中，其中技术***具有用于运动第二能移动的轴的至少一个第二驱动器。
技术***常常具有多个驱动器，其中这些驱动器用于运动技术***的多个轴。如果技术***的功能方式对不同的轴在其作用方面彼此协调和/或关联，那么这也对各个驱动器的运动轨迹的预先设定产生影响。
例如，技术***可以具有第一轴、尤其是主轴以及一个另外的轴，其中至少一个另外的轴的运动遵循第一轴(主轴)的运动。这也就是说，第一轴的驱动器的运动轨迹预设用于第二轴的驱动器的运动轨迹。
根据在该文件中设计的特征也可以执行对两个彼此依赖的运动轨迹的彼此依赖的优化。
对技术***中的多个轴的考虑有利地允许这样运行多个驱动器，即技术***能够被特别能量高效地和/或特别长寿命地运行。
在另外的有利设计方案中，第二能移动的轴根据第二运动轨迹来运动，其中第一运动轨迹和第二运动轨迹彼此关联。
不同的驱动器的运动轨迹的关联被广泛应用。例如，一个驱动器的运动轨迹取决于另外的驱动器的运动轨迹。在此，作为实例的可以是一个电子控制***，其中，一个轴的旋转运动遵循一个另外的轴的旋转运动。例如两个或者多个运动轨迹的这种依赖关系是盘形凸轮函数。在DE10065422A1中描述了生成这种盘形凸轮函数的可能性。
一个运动轨迹对一个另外的运动轨迹的遵循也可以共同地进行优化，其中，两个运动轨迹彼此依赖地进行优化。
通过使用所述的用于优化运动轨迹的方法能够以简单的方式和方法来能量高效地运行技术设施。
在该方法的另外的优选设计方案中，为技术***的第一轴和至少一个另外的轴分别计算出一个优化的运动轨迹。
根据固定的预先设定对运动轨迹的计算是生成运动轨迹的特别目的导向的可能性，通过该运动轨迹应该对技术***的驱动器进行控制。尤其是这样地计算盘形凸轮。
根据用于借助第一驱动器运动第一轴而预设的运动轨迹，定义了用于借助于第二驱动器运动第二轴的第二运动轨迹。换句话说，可以参考第一轴的运动定义第二轴的运动。
在对第二运动轨迹进行优化之后，可能的是，利用在此所述的特征根据第一运动运动轨迹对第一运动轨迹进行改变或者优化。
通过尤其是在同时考虑物理的边界条件的情况对不同的运动轨迹的后续的优化，能够将各个轴的运动轨迹简单快速地交织在一起，并且有利地提高技术设备的能量效率。
在一个优选的设计方案中，在多个过程中执行优化方法。在此，由预设的运动轨迹计算出优化的运动轨迹。有利的是，运动轨迹可以在优化方法的每个过程之后通过技术***的虚拟化装置示出。
运动轨迹的优化常常在多个过程中实现。由这些过程中得出的运动轨迹在其形式上与优化的运动轨迹近似。这通常也能够在这样的运动轨迹的视图中看到。在用于优化运动轨迹的在此描述的视图中，本领域技术人员通过对一组运动轨迹的比较识别出优化的进程并且也许能够手动地对优化的过程进行干预，如果该优化方法允许进行干预的话。
虚拟化装置被理解为显示器、打印机、监视器或者这种类型的显示设备，其适于为使用者可视地呈现运动轨迹。
通过在虚拟化装置上显示运动轨迹，能够识别出在运动轨迹的优化过程中的收敛性问题，并且也许能够例如通过使用者对该优化进行修改。
在另外的有利的设计方案中，根据最小化的能量消耗为了计算优化的运动轨迹，包括驱动器的取决于结构的损失参数作为边界条件。
损失参数理解为尤其是通过叠片组和绕组的发热造成的驱动器运行时的热损失，以及使用的变流器的损失。该损失能够在驱动器的已知的说明和/或变流器的已知的说明中对于不同的运行状态和/或运行时间而言已知。已知的或者测定的损失参数也可以通过借助于传感器测定的损失参数记录，作为时间的函数记录和/或存储。
测定和/或存储的损失参数可以作为另外的说明包括在优化方法中。
测定的损失或者损失参数也可以在虚拟化装置上示出。
有利的是，通过损失参数的显示，尤其作为时间函数，优选周期性地作为原时的函数能够向使用者提供关于运行模式的结论，在该模式中驱动器和/或技术***消耗更多的能量。
尤其是为了在虚拟化装置上进行显示，***时间(其是在技术***中使用的时间，尤其是被周期性地设定到固定的值并且然后再次开始)的时间作为时间使用，一个或者另外的、尤其是绝对时间作为用于显示的函数参数使用。通常在本发明的框架中能够使用之前设定的时间。
除了上述的物理边界条件之外，该边界条件由技术***的、尤其是技术***的驱动器的构造得出。例如，驱动器的损失可以基于在叠片组中的磁性损失或者绕组的电阻损失测定或者预设。该值可以针对驱动器的已知的类型通过数据组预设、通过模拟进行计算和/或通过传感器在运行期间测定。
此外，该测定的损失参数作为时间上的、尤其是是运动轨迹的原时的函数示出和/或利用优化方法进行优化。
在生成优化的运动轨迹时，通过将作为最小化的部分的损失参数来考虑能量效率，有利地对技术***的特别能量高效的和保护驱动器的运行方式作出贡献。
在方法的另外优选的设计方案中，在虚拟化装置上实现损失参数的显示。
损失参数的显示或者作为***时间的函数实现或者取决于轴的位置或者指向地实现。有利的是，在周期性的运动轨迹的情况中，多个损失参数能够表现为多个运动轨迹的过程的函数进行显示。
损失参数尤其能够作为时间函数被存储并进而产生所谓的踪迹。踪迹是具有时间点和分配的损失参数/值的列表。这样的踪迹也能够优选地在虚拟化装置上显示。
损失参数的显示可以让技术***的研发人员和/或使用者特别节省能量地识别过程，并且该过程通过技术***的功能方式的变化和技术***的运行方式的变化出于节省能量的目的进行改变。
在有利的设计方案中，牛顿法、SQP法，拉格朗日-牛顿法、龙格-库塔(Runge-Kutta)法和/或单纯形(Simplex)法被作为优化方法使用。
运动轨迹的优化的问题常常可以根据(物理的)边界条件和/或另外的参数，尤其是损失参数转换成对函数的零点的寻找。在此，这通过用于确定零点的数字方法实现。
如果基于问题情况这样的转换也不合适，那么通过上述的方法可以实现对函数的最小化。
用于根据预设来寻找优化的运动轨迹的另外的可能性是遗传算法或者另外的一般方法。
基于优化方法的已知性，上述的优化方法的应用尤其对于确定零点是有利的。因此，运动轨迹的优化的收敛性问题被有效地抑制。
用于确定一个运动轨迹或者多个彼此关联的运动轨迹的装置有利地具有计算单元、可选的虚拟化装置、用于与驱动器连接的至少一个接口和/或用于将装置与技术***连接的接口，其中，该装置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
这样的装置可以是技术***的一部分。这样的装置也可以通过具有用于与技术***连接的接口的计算单元实现。在计算单元上优选地安装有计算机程序，其在传输到存储器中之后，尤其是传输到主存储器中之后加载到计算单元中并且通过计算单元的处理器(CPU)执行。
为了确定一个或者多个运动轨迹，使用用于运行技术***的根据本发明的方法。
这样的计算机程序也可以是工程设计程序。工程设计程序优选地用于至少一个运动轨迹、尤其是技术***的运动轨迹、优选还有盘形凸轮函数的预设、计算、处理、优化和输出。这样的计算机程序也可以是能够在存储器可编程控制器(SPS)上运行的程序/计算机程序。
作为计算机程序的上述目的的解决方案的设计方案实现了用于运行在此描述的技术***的广阔可能性和灵活的应用。
在用于技术***的控制装置中，控制装置设置用于计算出用于一个可移动的轴的优化的运动轨迹或者计算出用于多个可移动的轴的多个、尤其彼此关联的优化的运动轨迹，其中，为了计算至少一个优化的运动轨迹而提出至少一个优化方法，其中，该优化方法设置用于根据运动轨迹的预设的点和/或运动轨迹的预设的区域计算优化的运动轨迹。控制装置的特征在于，物理边界条件包括在优化方法中，并且其中，至少一个优化的运动轨迹设置用于对在技术***中的至少一个驱动器的运动进行预先设定。
控制装置例如可以通过现有的控制装置，尤其是SPS给出，其中为了确定至少一个运动轨迹而使用根据本发明的方法。控制装置不仅可以提供或者计算运动轨迹，而且也可以控制技术***。
这样的控制装置可以例如是西门子公司的SIMATIC或者SIMOTION。
在控制装置的一个有利的设计方案中，用于对所述运动轨迹进行优化的所述优化方法设置用于
-最小化技术***的至少一个电驱动器的能量消耗，
-最小化运动轨迹的过程的时间
-和/或减小在技术***中的振动。
至少一个运动轨迹的优化如前述那样地实现。尤其是，控制装置也适于执行根据权利要求1所述的方法。控制装置尤其能够用于对盘形凸轮函数进行计算和/或优化。
作为上述目的的解决方案的计算机程序和/或计算机程序产品有利地用于安装在计算单元上，其中设置有用于执行用于运行根据权利要求1至9中任一项所述的技术***的方法的计算机程序产品。计算机程序有利地用于执行这样的方法，只要其也被计算单元执行。通过用于运行技术***的方法的计算机程序的运行生成的、计算出的和/或优化的一个或者多个运动轨迹，尤其是至少一个如此产生的盘形凸轮函数用于对技术***进行控制。技术***也能够通过技术数据连接和在其运行来使用这些数据。
计算单元可以理解为PC、通过局域或者非局域网络与技术***连接的电脑、SPS、笔记本或者麦克金森(Macintosh)计算机。
为了优化至少一个运动轨迹，可以将该运动轨迹嵌入一个泛函数(Funktional)中。该至少一个运动轨迹可以借助于变体计算(Variationsrechnung)来优化，特别是匹配于其边界条件。
附图说明
接下来根据附图对本发明进一步说明和描述。在图中示出和描述的特征可以在不脱离本发明的保护范围的情况下彼此组合或者也许可能被去掉。图中示出：
图1是运动轨迹，
图2是用于计算运动轨迹的方法，
图3是驱动器和可能的损失参数，以及
图4是用于运行技术***的可能的方法。
具体实施方式
图1示出了运动轨迹1。该运动轨迹1是速度v(或者加速度a或者单位时间内的加速度变化R)关于时间t的函数。运动轨迹1被分配到三个区域中，其中运动轨迹的两个外部的区域是运动轨迹1a的预设的区域。运动轨迹1，1a的第一区域从时间点T0开始并且延伸至时间点T1。运动轨迹1的第二区域从时间点T1开始延伸至时间点T2。运动轨迹1，1a的第三区域从时间点T2延伸至时间点T3。在T1和T2之间的运动轨迹1没有通过技术上的预定参数进行预先设定。运动轨迹1的区域可以沿着不同的可能的曲线延伸。在图中示出了对于这样的可能的曲线a，b的两个不同的可能性。在本实例中，运动轨迹1在时间点T1和时间点T2之间的区域通过用于运行技术***TS的方法来测定。运动轨迹1在其整体上通过三个上述设计的区域(在T0和T3之间的时间区域中)组成。
替代时间函数，运动轨迹1也可以定义为指向Phi的函数。
运动轨迹1和/或运动轨迹1的一个区域也可以描述一个周期性的运动。
运动轨迹1例如描述技术***TS的驱动器A的转数曲线作为时间t或者指向Phi的函数，尤其是技术***TS的另外的驱动器A的指向Phi的函数。
运动轨迹在两个时间点T2和T3之间的区域通过优化方法Opt测定或者计算。物理边界条件是最小速度v_min和/或最大速度v_max和/或最小和/或最大加速度和/或最小和/或最大单位时间内的加速度变化。此外，在运动轨迹1的还没有预设的区域中也可以通过固定的预先设定对该优化进行限制。
接下来，概括化的坐标(最大单位时间内的加速度变化R，指向Phi，间距，速度v，加速度，…)以参考标号q_i示出。概括化的变量可以取决于时间，取决于指向或者取决于另外的概括化变量。对于本领域技术人员来说，技术术语“概括化变量”完全能够从关于传统的机械学的文献中获知。此外，其时间上的导数被作为概括化的变量考虑。
为了计算一个或者多个运动轨迹1，1a，适合的是，可以在总体上考虑多个概括化变量q_i和/或彼此相关地进行考虑。为了将其符号化表示，这些概括化变量q_i被如此置入函数V(q_i)，P(q_i)，Q(q_i)中。这些函数也可以是泛函数(函数的函数)。运动轨迹1，1a或者和/或盘形凸轮函数1，1a可以理解为至少一个概括化的变量q_i的函数，理解为至少一个另外的概括化的变量q_i的函数和/或理解为时间函数q_i(t)。
图2示出了用于计算运动轨迹1的方法。在第一步骤3中，运动轨迹1根据预设的点V(q_i)或者预设的区域V(q_i)以及可选地根据物理的边界条件RB组合成临时的运动轨迹1a。该临时的运动轨迹1a在其总体性上可以通过函数P_j(q_i)的总和图示示出。多项式，也许可能组合三角函数P_j＝多项式*正弦/余弦-函数适合作为函数P_j。尤其是正交多项式或者样条函数适合作为多项式。
在另外的步骤5中，由临时的运动轨迹1a通过优化方法Opt和在考虑物理的边界条件RB的情况下生成优化的运动轨迹1。在此，也许函数Q_j然而也许仅仅在其参数化上发生变化。
优化方法Opt可以被多次执行，直至达到优化的运动轨迹1的预期的优化程度。在每次运行之后，优化的运动轨迹1都在虚拟化装置VE上示出。因此使用者能够监控优化方法的过程，并且也许能够对优化方法进行干预，例如在优化的收敛性问题的情况下。
优化的运动轨迹1用于运行技术***TS。用于计算运动轨迹1的方法可以在计算单元RE或者技术***TS的控制装置本身(例如在SPS的运行时间模式中)上安装和/或运行。
运动轨迹优选地作为概括化的坐标q_i的函数计算和/或示出。该概括化的坐标q_i例如是作动器的位置、作动器或者驱动器A的指向Phi、速度v、加速度a、单位时间内的加速度变化或者时间t。
优化方法Opt例如可以在小范围内改变运动轨迹，其中考虑物理的边界条件，并且然后计算，运动轨迹1的该改变是否与至少对优化方法Opt的遵循一致。
通过示出的方法也可以尤其为技术***TS的多个驱动器A同时或者依次地计算出多个运动轨迹1。同样，技术***TS的技术上的预先设定如技术***TS的另外的驱动器的运动轨迹一样包括在该方法中。
图3示出了驱动器和可能的损失参数WV,RV,WV,EV。驱动器A具有多个区域，在这些区域处出现损失。一方面，示出的驱动器A通常具有叠片组，其中叠片组通过杂散场在驱动器A的运行时发热。该在叠片组通过杂散场造成的发热时出现的损失被描述为铁损EV。该铁损在图表中被记录为时间t的、尤其是是驱动器A的运行时间的函数。
在电流通过线圈时尤其通过驱动器A的线圈的欧姆电阻产生线圈损失WV。该线圈损失WV同样通过线圈的温度的上升表现出来。线圈损失WV同样能过作为时间t的、尤其是技术***TS的驱动器A的运行时间的函数被示出和/或存储。
通过分配给驱动器和/或技术***TS的一个传感器7或者多个传感器能够确定该损失参数。
这样显示或者存储作为时间函数的参数也被描述为踪迹(即生成踪迹)。存储的损失参数WV，EV，RV，尤其是线圈损失WV，铁损EV，摩擦损失RV或者其他的损失参数也已经能够被存储地存在。特备有利的是，损失参数优选作为踪迹通过驱动器A或者技术***TS的制造商确定。
驱动器A在此用于驱动负载L。该负载L、尤其作为技术***TS的一部分也优选地具有传感器7。热电偶、磁场传感器、摩擦传感器、加速度传感器、运动传感器、加速度变化传感器或者用于确定指向的传感器7作为这样的传感器使用。
损失参数WV，EV，RV可以包括在优化方法中。在损失参数WV，EV，RV的情况中，标量或者存储的踪迹可以意味损失参数WV，EV，RV。尤其是在对能量消耗最小化时，通过优化方法对损失参数也许作为踪迹的考虑是有意义的。
图4示出了用于运行技术***TS的可能的方法。该技术***TS具有计算单元RE，其中，该计算单元设置用于计算优化的运动轨迹1。为了计算优化的运动轨迹1而预设临时的运动轨迹1。另外预设物理的边界条件RB。可选的是，损失参数WV，EV，RV作为时间t、指向Phi或者位置的函数包括在优化的运动轨迹1计算中。
计算单元RE由上述的实施例通过优化方法Opt计算出优化的运动轨迹1。该优化的运动轨迹1作为至少一个概括化的变量q_i(i＝1,…N)的函数示出。
优化的运动轨迹1用于确定技术***的至少一个驱动器A的指向、转数和/或转矩。这在技术***TS的一部分的图示中在右下方示出。概括化的变量q_i,q_j在此描述了机器人的臂或者作动器的指向Phi，其中机器人是技术***TS的至少一个部分。
特别有利的是，概括化的变量遵循相关于至少一个作动器、参考点或者技术***TS的负载L的参数、间距和指向Phi。由此能够通过使用者特别简单和直观地实现对运动轨迹1，1a的预先设定和分析。
综上，本发明涉及一种用于运行技术***TS的方法、一种用于确定运动轨迹1的装置和方法、控制装置以及技术***TS本身。在此，技术***TS具有至少一个用于运动至少一个轴的驱动器A，其中轴的至少一个运动轨迹1利用优化方法Opt计算，其中，优化方法Opt根据运动轨迹1a的预设的点和/或运动轨迹1a的预设的区域计算出优化的运动轨迹1。为了简单和直观的使用，物理边界条件RB从优化方法Opt的一开始就包括在优化方法Opt中。因此，技术***TS的使用和设定通过使用者直观地设计。优化的运动轨迹1用于对技术***TS的至少一个驱动器A进行控制。
本发明根据一个方面解决这样的问题，即技术***TS，尤其是机床的生产效率能够由此进行限制，即各个驱动器A满足其最大热负荷。其原因可以是运动轨迹1，1a，尤其是盘形凸轮函数1，1a(常常缩写为盘形凸轮1，1a)的关联，其定义了至少一个轴的/驱动器A的取决于另外的轴的/驱动器A的、尤其是主轴的运动
在复杂的技术***TS、尤其是机床或者生产机床中，当前不能识别运动轨迹1，1a，尤其是盘形凸轮1，1a的临界区域，这导致其尤其是热方面的最大负载。该最大热负载也可以是物理边界条件RB，尤其是具有时间t和/或指向Phi的依赖性的物理边界条件RB。
上面所述的问题改善当前仅仅通过实验和错误来实现。
因此，本发明的想法是通过生成踪迹(或踪迹函数)来要显示地记录或者存储在控制侧已知的参数，尤其是测量参数和其数学上的关联。现代的控制装置，尤其是西门子公司的控制装置SIMOTION或者SIMATIC通常具有这样的用于记录、处理和存储的功能。
在技术***TS中，尤其是在真实的机器TS中(与仅仅在工程设计程序的框架中被模拟的机器相比)，因此可以通过踪迹展现以及也许加工，尤其是虚拟化通过驱动器A开始的运动。
尤其是在至少一个驱动器A的变热方面可以将驱动器A的热负载记录、测定和/或评估为时间函数。
在本发明的一个方面，技术***TS的各个组件(变流器、驱动器A、机械部件)的测定的或者能预设的参数，尤其是至少踪迹和/或已知的参量在计算上确定出损失值和/或通过(内部的)损失模型确定或者记录。
该损失例如可以确定用于接下来的类别：
驱动损失，如通过至少一个驱动器A的绕组的欧姆电阻造成的损失(电流热)以及所谓的铁损EV。铁损理解为至少一个驱动器A的叠片组的变热，其通过磁杂散场产生。
此外，尤其是技术***TS的变流器或者另外的技术上的或电子上的组件的损失也能够一同包括在损失的计算中。例如，计算为(用于驱动器A的)变流器的功率输出的变流器的损失与用于变流器的损失的参量相乘。
尤其是用于例如存在的机器的或者被计划的/真实的技术***TS的顾客特定的损失模型是本发明的有利的应用。
技术***TS的使用者能够利用上述的本发明观点识别出相关于技术***TS的或者各个驱动器A的能量消耗和/或热输出的极限范围，并且根据这些信息对至少一个运动轨迹1，1a或者至少一个盘形凸轮函数1，1a根据要求(如损失最小化、时间最小化、振动最小化、摩擦最小化)进行优化。
有利的是，由之前已知的参数(驱动器A和变流器的特性)能够在计算上或者通过尤其是在踪迹中的所谓的损失模型确定或者记录该损失。
作为损失模型，可以包括驱动器在运行时的热损失的计算上的权重，尤其作为时间函数，变流器(和/或另外的电子组件)的热损失以及主管人员特定的或者技术***特定的损失模型(例如涉及摩擦)。
在本发明的之前实施例的观点中有利的是：
-尤其是在复杂的技术***TS和设置中的能量消耗的透明性，
-尤其是关于组件的能量消耗和发热的临界范围的识别，
-由此得出的用于优化运动轨迹、尤其是盘形凸轮函数1，1a的可能性，
-运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的使用允许至少一个驱动器或者技术***的特别节省能量的运行。
根据本发明的另一个观点，运动轨迹1，1a、尤其是盘形凸轮函数1，1a通过标准化的函数P_i,Q_i,q_i(通常是多项式)定义。因此，至今为止都通过这样标准化的P_i,Q_i,q_i的组合来生成运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a。
至今为止，如此设定的运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的兼容性在“几何空间中”产生。至今位置，具有物理边界条件(例如最大加速度、最大速度、最大单位时间加速度变化)的运动轨迹的兼容性首先在设定运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a之后通过CAM工具确保。如果用于通过驱动器A驱动的轴的预设的速度的物理边界条件RB被损害，那么根据物理边界条件就相应地降低速度。至今为止，经常根据之前确定的范围(标准化的范围)如此长时间地改变运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a，直至物理边界条件RB被保持。在此，可以考虑各个预设的点(其例如在(未优化的)盘形凸轮函数1a或者(未优化的)运动轨迹1a之间被定义)。此外，由运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a确定点或者区域或者这样地***，从而，尤其是在优化方法Opt的至少一个执行之后，使其保持物理边界条件RB。换句话说，在优化(其尤其是优化方法Opt的一个过程)后，中间点影响了运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的优化。
至今为止，在现有技术中，运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的产生/计算不利地通过繁琐的交换过程实现，其不能持续地导致优化。此外，在对运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a进行计划时也不能考虑到损失模型。
根据本发明的另一个观点提出，通过工程设计程序(或者工程设计工具)来简化或者直观化运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的定义。为此，对运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的定义和优化在所谓的“物理空间”中实现，也就是说，物理边界条件RB同时直接地引入到运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的优化方法Opt和生成中。因此，物理边界条件RB(最大速度、最大加速度或者最大单位时间加速度变化)被直接考虑。运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a通过在此描述的方法，尤其是通过优化方法Opt自动地产生，而无需使用CAM工具。在此优选地使用优化方法Opt，其根据优化标准来实现运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a。优化标准可以是：
1.时间最佳的优化
2.损失最小的优化
3.在主轴的确定的速度和加速度曲线情况下的振动频率的减小。
运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a的优化例如在考虑到运动轨迹和/或轴配置或者驱动器配置的情况下实现。
本发明例如可以设计成用于优化运动轨迹1，1a和/或盘形凸轮函数1，1a的工程设计工具。
为了考虑不同的运行标准(时间最小化的过程、损失最小化的过程、具有尽可能小的热损失的过程)，利用作为工程设计程序的一部分的相应的一个或者多个优化方法Opt来生成和/或优化至少一个运动轨迹1，1a或者盘形凸轮函数1，1a。
盘形凸轮函数的生成和/或优化也可以直接在控制装置的运行时间***中或者在SPS的运行时间***中实现。
有利的是，使用者获得了生成运动轨迹或者盘形凸轮函数的简单明了的可能性。盘形凸轮函数1，1a或者运动轨迹1，1a的计算、生成和/或优化以及根据物理边界条件的可信度测试在本发明中在工程设计***或者在控制装置/SPS中实现。

Claims (15)

1.一种用于运行技术***(TS)的方法，其中，所述技术***(TS)具有至少一个用于运动至少一个轴的驱动器，其中，利用优化方法(Opt)计算出所述轴的至少一个优化的运动轨迹(1)，其中，所述优化方法(Opt)根据运动轨迹(1a)的预设的点和/或所述运动轨迹(1a)的预设的区域计算出优化的所述运动轨迹(1)，
其特征在于，
物理的边界条件(RB)包括在所述优化方法(Opt)中，
并且，优化的所述运动轨迹(1)用于对所述技术***(TS)的至少一个所述驱动器(A)进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述优化方法(Opt)配置用于最小化至少一个电驱动装置(A)的能量消耗、用于最小化所述运动轨迹(1)的过程的时间(t)和/或用于减小在所述技术***(TS)中的振动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述技术***(TS)具有用于运动第二能移动的轴的至少一个第二驱动器(A)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二能移动的轴根据第二运动轨迹(1)运动，其中所述第一运动轨迹(1)和所述第二运动轨迹(1)彼此关联。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述运动轨迹(1，1a)和/或优化的所述运动轨迹(1)是盘形凸轮函数(1)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，为所述技术***(TS)的所述第一轴和至少一个另外的轴分别计算出优化的运动轨迹(1)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述优化方法(Opt)在由运动轨迹(1a)的预设的点和/或预设的区域构成的多个过程中计算出优化的运动轨迹(1)，并且其中在所述优化方法(Opt)的每个过程之后通过虚拟化装置(VE)、尤其是所述技术***(TS)的虚拟化装置示出所述运动轨迹(1)。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，根据能量消耗的所述最小化为了计算优化的运动轨迹(1)，作为边界条件(RB)包括所述驱动器的取决于结构的损失参数(WV，EV，RV)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述损失参数(WV，EV，RV)的显示在所述虚拟化装置(VE)上实现。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将牛顿法、SQP法，拉格朗日-牛顿法、龙格-库塔法和/或单纯形法作为优化方法(Opt)使用。
11.一种用于确定一个运动轨迹(1)或者多个、尤其是彼此关联的运动轨迹(1)，尤其是盘形凸轮函数(1)的装置，其中所述装置具有计算单元(RE)、可选的虚拟化装置(VE)、用于与驱动器连接的至少一个接口和/或用于将所述装置与技术***(TS)连接的接口，其中，所述装置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
12.一种用于技术***(TS)的控制装置，其中，所述控制装置设置用于计算出用于一个能移动的轴优化的运动轨迹(1)、尤其是盘形凸轮函数(1)或者计算出用于多个能移动的轴的多个、尤其是彼此关联的优化的运动轨迹(1)，其中为了计算至少一个优化的所述运动轨迹(1)而提出至少一个优化方法(Opt)，其中，所述优化方法(Opt)设置用于根据运动轨迹(1a)的预设的点和/或所述运动轨迹(1a)的预设的区域计算优化的所述运动轨迹(1)，其特征在于，物理的边界条件(RB)包括在所述优化方法(Opt)中，并且其中，至少一个优化的所述运动轨迹(1)设置用于对在技术***(TS)中的至少一个驱动器(A)的运动进行预先设定。
13.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，用于对所述运动轨迹(1)进行优化的所述优化方法(Opt)设置用于
最小化技术***的至少一个电驱动器的能量消耗，
最小化所述运动轨迹的过程的时间
和/或减小在所述技术***中的振动。
14.一种技术***(TS)，具有根据权利要求10所述的装置和/或根据权利要求12或13中任一项所述的控制装置。
15.一种安装在计算单元上的计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品设置用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。
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