CN110647120A - 一种适用于极端应用条件的运动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于极端应用条件的运动控制方法，属于运动控制方法技术领域，解决了现有技术难以适应极端环境条件、控制精度差的问题。该运动控制方法包括根据用户输入的运动设定信息，获得运动控制***中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；根据上述从站优先级和协调顺序、每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。
Description
技术领域
本发明涉及运动控制方法技术领域，尤其涉及一种适用于极端应用条件的运动控制方法。
背景技术
运动控制通常是指，在复杂条件下将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制。
运动控制方法是控制电动机运行方式的方法，比如，通过行程开关控制交流接触器，实现电动机拖动物体向上运行达到指定位置后又向下运行，或者通过时间继电器控制电动机正反转或转一会停一会再转一会后停。运动控制方法在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，被称为通用运动控制。但当前运动控制方法难以适应极端环境条件，导致其引用范围不广。
运动控制方法作为运动控制***的关键，用于产生控制信号发送至相应从站(各伺服驱动器)控制执行相应操作。现有技术中，运动控制方法的控制精度受环境因素影响很大。目前，缺少一种可应用于高温、高湿热、霉菌、烟雾等极端条件的运动控制方法。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种适用于极端应用条件的运动控制方法，用以解决现有技术难以适应极端环境条件、控制精度差的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种适用于极端应用条件的运动控制方法，包括如下步骤：
根据接收到的用户输入的运动设定信息，获得运动控制***中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；
根据上述从站优先级和协调顺序以及每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；
实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；
获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。
上述技术方案的有益效果如下：可通过一个主站同时对多个从站进行运动控制，运动控制方式多样，可同时实现不同的操作过程。通过主站发出的控制信号中包含的控制信息，从站能够精准地及时调整相应不规范动作，控制灵敏度高。由于通过控制信息可以及时修正动作异常，在一定程度上，适合应用于极端应用条件，例如高温、高湿热、霉菌、烟雾等环境。
基于上述方法的进一步改进，每一从站的运动任务包括：伺服电机各从轴开始运动时刻、运动规则、运动时间、运动优先级和协调顺序：
所述从站相应伺服电机的运动信息包括：从轴运动时间、从轴偏移角度、当前电压和电流、反馈周期、电机运动状态。
上述进一步改进方案的有益效果是：将运动控制方法的每一从站的运动任务、从站相应伺服电机的运动信息分别进行进一步限定。根据用户输入的运动设定信息，将每一从站的运动任务分为了伺服电机各从轴开始运动时刻、运动规则、运动时间、运动优先级和协调顺序。由于对动作进行了精细化划分，并制定了调整规则，便于在***异常时自动、快速调整执行动作的顺序，也便于开发者对其进行再次二次开发优化。
进一步，所述根据运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，进一步包括如下步骤：
获取伺服电机从轴在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at和上一时刻的瞬时加速度at-T；
根据所述at和at-T判断瞬时加速度是否发生骤然变化，如果at-at-T大于预设值，判定发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件发生，否则，判定不发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件未发生。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过瞬时加速度计算公式可计算出当前时刻的瞬时加速度，进而可以进行是否发生极端条件的实时判断。经大量试验证明，上述判断方法较现有方法更加简单、准确、有效。并且，从站在各轴上均设置了伺服驱动器和伺服电机，用于分别控制各轴的运动，通过上述瞬时加速度可进一步判定各从轴是否受到极端条件的影响。
进一步，所述调整电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态，进一步包括如下步骤：
根据下面方程组获取加速度调控量am以及调控时间tm
式中，t0为极端条件发生的时刻，a0为极端条件发生前的加速度，ax是极端条件发生时的加速度，tx是在极端条件发生后加速度回到a0的时刻，am是调控结束后的加速度；
根据上述am、tm，控制极端条件发生时伺服电机从轴的瞬时加速度ax在tm-t0时间段内均匀变化到am，完成调控。
上述进一步改进方案的有益效果是：根据上述公式计算得出的加速度调控量以及调控时间，经大量试验证明调控精确有效，对控制过程造成的影响能够降到最低，符合工业设计要求。
进一步，获取从站伺服电机当前时刻从轴半径r、偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻***时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻***时间t-T、当前电压u和电流i、上一时刻的瞬时转速vt-T；
通过下面公式获得瞬时加速度at
式中，m是自然系数，T是采样周期。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述公式可以精准地计算当前时刻从轴上伺服电机的瞬时加速度，再与上一次计算获得的瞬时加速度进行比较，可判定是否发生极端应用条件。
进一步，获取各从站下一时刻的控制信息，进一步包括如下步骤；
获取从站伺服电机运动轴的半径、当前时刻从轴偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻***时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻***时间t-T、当前电压u和电流i；
通过下面公式获得当前时刻伺服电机的瞬时转速vt和瞬时加速度at
其中
式中，vt-T是上一时刻从轴的瞬时转速，m是自然系数，T是采样周期；
将上述计算获得的当前时刻伺服电机的瞬时转速vt、瞬时加速度at与设定信息中的理论值vt'、at'比较，判断前后项是否一致；如果一致，判定从站伺服驱动器下一时刻的控制调整信息为维持运动状态不变；如果至少有一项不一致，根据二者差值vt-vt'或at-at'获得从站伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T、电压u和电流i调整信息。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述公式可以精准地计算当前时刻从轴上伺服电机的瞬时转速和瞬时加速度，再与预期理论值(可以是上一次计算获得的瞬时转速和瞬时加速度)进行比较，若两者中的任一数值不一致，则说明实际运动发生了改变，需要在下一时刻(采集周期)对其运动进行控制调整，具体地，通过计算转速和加速度的偏差值做出相应调整。根据上述公式可以精准地计算下一周期各从轴偏移角度和电压、电流的调整信息，根据这些信息可以对从轴做出有效的运动控制，使其运动符合设计需求。
进一步，所述从站相应伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T通过下面公式获得
所述从站相应伺服驱动器下一时刻的电压ut+T和电流it+T通过下面公式获得
上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述计算公式可精准地计算出下一时刻的从轴偏移角度αt+T、电压u和电流i调整信息，进而可以及时进行调控。经大量试验证明调控精确有效，对控制过程造成的影响能够降到最低，符合工业设计要求。
进一步，所述待上述调整结束后控制从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作，进一步包括如下步骤：
将所述控制信息缓冲一个采样周期；
缓冲结束后，获取当前时刻的瞬时加速度，识别当前时刻的瞬时加速度是否达到am，如果未达到，继续识别，直到达到后执行下一步；
获取伺服电机各从轴运动优先级和协调顺序，控制从站相应伺服驱动器驱动伺服电机从轴以所述运动优先级和协调顺序运动，达到偏移角度αt+T、下一时刻的电压ut+T和电流it+T。
上述进一步改进方案的有益效果是：对控制过程进行了进一步限定，由于引入了伺服电机各从轴运动优先级和协调顺序，能根据实际情况进行更优化的控制。
进一步，所述控制信息采用如下广播数据帧形式：
数据帧类型+地址+第1轴数据×N+第2轴数据×N+第3轴数据×N+第4轴数据×N+CRC16H+CRC16L
其中，×N表示占有N字节，CRC16为16CRC校验字节，CRC16H为高字节，CRC16L为低字节。
上述进一步改进方案的有益效果是：将所有从轴的设定数据或者控制信息按照类型+地址+各轴数据+循环冗余校验(CRC32)的格式进行广播发送，有利于将多个轴的信息整合在一条指令中，简化了主站对从站的数据传输。循环冗余校验，有利于数据的正确性检查。
进一步，通过红外传感器，采集所述从轴偏移角度；所述红外传感器设置于从轴的侧面，每个采集周期采集一次；
通过电压表和电流表，采集控制从轴运动的当前电压和电流；所述电压表和电流表设置于从轴伺服驱动器电路中；
通过模式识别模块，识别伺服电机当前时刻处于运动开始、运动中、运动停止以及异常状态。
上述进一步改进方案的有益效果是：数据采集模块包括红外传感器、电压表和电流表、模式识别模块三部分，根据使用环境等因素，用户可以增加别的设备，并可以对其进行优化和升级。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例1适用于极端应用条件的运动控制方法步骤示意图；
图2为本发明实施例3适用于极端应用条件的运动控制***组成示意图；
图3为本发明实施例4主站组成示意图；
图4为本发明实施例4从站组成示意图；
图5为本发明实施例4发生极端条件时，应给予伺服电机的瞬时加速度变化；
图6为本发明实施例4运动控制方法工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明的一个具体实施例，公开了一种适用于极端应用条件的运动控制方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1.根据接收到的用户输入的运动设定信息，获得运动控制***中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；
S2.根据上述从站优先级和协调顺序以及每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；
S3.实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；
S4.获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。
具体地，上述从站优先级指的是按从站的重要性排序。根据所述从站优先级排序，可以限定主站接收从站反馈的运动信息的排序，并可以限定主站发送控制信息的排序。
上述协调顺序指的是主站在同一时刻有多个相同优先级的从站反馈信息待接收，先接收哪个、后接收哪个的协调排序。
上述运动设定信息可以是具体动作指令，比如伺服电机拖动物体向上运行达到指定位置后又向下运行，或者伺服电机正反转或转一会停一会再转一会后停。
实施时，由于采样间隔很短，前后两次采样获得的反馈信号可认为是不变的，但在极端应用条件(高温、高湿热等环境)下，从站采集的前后两次反馈信号会发生突然改变，因此通过此改变可以判定极端应用条件，通过对反馈信号进行分析获得控制调整信息，通过了调整消除了极端条件对运动控制过程的影响。
与现有技术相比，本实施例提供的方法可通过一个主站同时对多个从站进行运动控制，运动控制方式多样，可同时实现不同的操作过程。通过主站发出的控制信号中包含的控制信息，从站能够精准地及时调整相应不规范动作，控制灵敏度高。由于通过控制信息可以及时修正动作异常，在一定程度上，适合应用于极端应用条件，例如高温、高湿热、霉菌、烟雾等环境。
实施例2
在实施例1的基础上进行优化，步骤S1中，每一从站的运动任务包括：伺服电机各从轴开始运动时刻、运动规则、运动时间、运动优先级和协调顺序。
具体地，上述运动优先级是指，在一些极端情况下，从轴在当前时刻未运动到设定的预设位置，从站是控制从轴继续运动到预设位置还是直接执行下一操作的排序。这种情况在极端应用条件时经常发生，需根据实际需求设定运动优先级。
优选地，上述协调顺序是指根据优先级进行协调，即在一些极端情况下，从轴在当前时刻未运动到设定的预设位置，从站是控制从轴继续运动到预设位置还是直接执行下一操作。
优选地，步骤S3中，从站相应伺服电机的运动信息包括：从轴运动时间、从轴偏移角度、当前电压和电流、反馈周期、电机运动状态。
优选地，步骤S31，通过红外传感器，采集上述从轴偏移角度；所述红外传感器设置于从轴的侧面，每个采集周期采集一次。
通过电压表和电流表，采集控制从轴运动的当前电压和电流。所述电压表和电流表设置于从轴伺服驱动器电路中。
通过模式识别模块，识别伺服电机当前时刻处于运动开始、运动中、运动停止以及异常状态。模式识别模块的识别方法可采用现有方法，不再赘述。
优选地，步骤S3中，所述根据运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，进一步包括如下步骤：
S32.获取伺服电机从轴在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at和上一时刻的瞬时加速度at-T；
S33.根据所述at和at-T判断瞬时加速度是否发生骤然变化，如果at-at-T大于预设值，判定发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件发生，否则，判定不发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件未发生。
优选地，步骤S32中，上述at通过如下步骤获取：
S321.获取从站伺服电机当前时刻从轴半径r、偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻***时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻***时间t-T、当前电压u和电流i、上一时刻的瞬时转速vt-T；
S322.通过下面公式获得瞬时加速度at
式中，m是自然系数，T是采样周期。
优选地，步骤S3中，所述调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态，进一步包括如下步骤：
S34.根据下面方程组获取加速度调控量am以及调控时间tm
式中，t0为极端条件发生的时刻，a0为极端条件发生前的加速度，ax是极端条件发生时的加速度，tx是在极端条件发生后加速度回到a0的时刻，am是调控结束后的加速度。
S35.根据上述am、tm，控制极端条件发生时伺服电机从轴的瞬时加速度ax在tm-t0时间段内均匀变化到am，完成调控。
优选地，步骤S4中，所述获取各从站下一时刻的控制信息，可进一步细化为如下步骤：
S41.获取从站伺服电机运动轴的半径、当前时刻从轴偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻***时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻***时间t-T、当前电压u和电流i；
S42.通过下面公式获得当前时刻伺服电机的瞬时转速vt和瞬时加速度at
其中
式中，vt-T是上一时刻从轴的瞬时转速，m是自然系数，T是采样周期；
S43.将上述计算获得的当前时刻伺服电机的瞬时转速vt、瞬时加速度at与设定信息中的理论值vt'、at'比较，判断前后项是否一致；如果一致，判定从站伺服驱动器下一时刻的控制调整信息为维持运动状态不变；如果至少有一项不一致，根据二者差值vt-vt'或at-at'获得从站伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T、电压u和电流i调整信息(ut+T和it+T).
优选地，步骤S43中，所述αt+T通过下面公式获得
所述ut+T和it+T通过下面公式获得
优选地，步骤S4中，所述待上述调整结束后控制从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作，进一步包括如下步骤：
S44.将所述控制信息缓冲一个采样周期；
S45.缓冲结束后，获取当前时刻的瞬时加速度，识别当前时刻的瞬时加速度是否达到am，如果未达到，继续识别，直到达到后执行下一步；
S46.获取伺服电机各从轴运动优先级和协调顺序，控制从站相应伺服驱动器驱动伺服电机从轴以所述运动优先级和协调顺序运动，达到偏移角度αt+T、下一时刻的电压ut+T和电流it+T。
优选地，控制信息采用如下广播数据帧形式：
数据帧类型+地址+第1轴数据×N+第2轴数据×N+第3轴数据×N+第4轴数据×N+CRC16H+CRC16L(6)其中，×N表示占有N字节，CRC16为16CRC校验字节，CRC16H为高字节，CRC16L为低字节。
与实施例1相比，本实施例方法对极端应用条件的检测和调控以及根据用户输入的运动设定信息执行相应操作进行了进一步细化。当发生极端条件时，及时调控至影响最小的状态，保证整个运动过程不受极端条件影响。本实施例的控制方法能够更有效地控制从站各轴运动稳定。
实施例3
本发明的一个具体实施例，公开了一种实施例1对应的适用于极端应用条件的运动控制***，如图2所示，包括主站和1个以上数量的从站。
主站，用于接收用户输入的运动设定信息，对其进行分析获得每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序，根据所述优化级和协调顺序依次获取相应从站的反馈信息，根据所述运动任务和反馈信息获得从站下一时刻的控制信息，发送至相应从站。
从站，用于实时监测相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息实时判定极端应用条件是否发生，发生时立即调整至极端应用条件影响最小状态，然后接收主站的相应控制信息，控制伺服电机下一时刻执行相应操作，实时采集伺服电机的运动数据作为反馈信号发送至总站。
实施例4
在实施例3的基础上进行优化，公开了一种实施例2对应的适用于极端应用条件的运动控制***，可选地，每个从站包括一个以上数量的运动控制***，每个运动控制方法控制2个从轴(主动轴和从动轴)的运动。
主站进一步包括人机交互模块、运动控制模块、通信模块，如图3所示。其中，人机交互模块、通信模块的输出端依次与运动控制模块输入端连接。
人机交互模块，用于在伺服电机运动开始前，接受用户输入的运动控制设定信息，将其转换成各从站的设定参数后发送至运动控制模块，并且，在伺服电机运动过程中，向用户实时展示各从站的运动数据。
运动控制模块，用于根据上述各从站的设定参数和从站反馈的实时运动数据获得从站相应伺服驱动器当前时刻的控制调整信息，将上述控制调整信息和设定信息转换成控制信号发送至通信模块。
通信模块，用于接收从站反馈的实时运动数据传输至运动控制模块，并将上述控制信号以广播数据帧的形式发送至从站。
人机交互模块的显示内容包含各从站的反馈信息、运动控制更新、运动曲线输出。其中，运动曲线输出采用NURBS曲线插补算法，能够有效减少运动曲线计算产生的误差。
优选地，从站进一步包括运动数据缓冲器、从站控制器、各轴依次连接的伺服驱动器和伺服电机，以及布设于伺服电机上的数据采集模块，如图4所示(图中省略了数据采集模块)。所述伺服电机可控制对应轴的动作幅度和方向。
运动数据缓冲器，用于接收主站发送的下一时刻的控制信息，对其进行预设时间的缓存，缓冲结束后将其发送至从站控制器。
数据采集模块，用于采集从站相应伺服电机的运动数据，包括：从轴运动时间、从轴偏移角度、当前电压和电流、反馈周期、电机运动状态。具体地，电机运动状态指的是，伺服电机当前时刻处于运动开始、运动中、运动停止还是异常状态。
从站控制器，通过电缆与各轴的伺服驱动器连接，控制器内包含通信模块。从站控制器，用于接收广播数据帧形式的控制信号，对其进行识别，根据主站发出的伺服驱动器当前时刻的控制调整信息以匀加速度执行相应操作，并实时检测极端条件是否发生，及时进行调控，当极端条件发生时，控制伺服电机以预设规则到达预设速度。
优选地，主站中，运动控制模块执行如下程序获得从站相应伺服驱动器当前时刻的控制信息：
S11.获取从站相应电机运动轴的半径、当前时刻从轴偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻***时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻***时间t-T、当前电压u和电流i；
S12.通过下面公式获得当前时刻伺服电机的瞬时转速vt和瞬时加速度at
其中
式中，vt-T是上一时刻电机的瞬时转速，m是自然系数，T是采样周期；
S13.将上述计算获得的当前时刻伺服电机的瞬时转速vt、瞬时加速度at与设定信息中的理论值vt'、at'比较，判断前后项是否一致；如果一致，判定从站相应伺服驱动器当前时刻的控制调整信息为维持运动状态不变；如果至少有一项不一致，根据二者差值vt-vt'或at-at'获得从站相应伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T、电压u和电流i调整信息。
优选地，步骤S13中，从站相应伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T通过下面公式获得
从站相应伺服驱动器下一时刻的电压u和电流i调整信息通过下面公式获得
优选地，从站控制器执行如下程序检测极端条件是否发生并进行调控：
S21.获取伺服电机在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at和上一时刻的瞬时加速度at-T；
S22.根据所述at和at-T判断瞬时加速度是否发生骤然变化，如果at-at-T不为0，判定发生骤然变化，执行下一步，否则，不发生骤然变化，无需调控；
S23.根据下面方程组获取加速度调控量am以及调控时间tm
式中，t0为极端条件发生的时刻，a0为极端条件发生前的加速度，ax是极端条件发生时的加速度，tx是在极端条件发生后加速度回到a0的时刻，am是调控结束后的加速度；
S24.根据上述am、tm，控制极端条件发生时伺服电机的瞬时加速度ax在tm-t0时间段内均匀变化到am，完成调控，如图5所示。
可选地，也可采用多圈绝对值编码器采集伺服电机在运动过程中当前时刻的瞬时速度和瞬时加速度，每个采集周期采集一次。
优选地，所述主站发出的广播数据帧形式的控制信号采用如下格式：
数据帧类型+地址+第1轴数据×N+第2轴数据×N+第3轴数据×N+第4轴数据×N+CRC16H+CRC16L (11)
其中，×N表示占有N字节，CRC16为16CRC校验字节，CRC16H为高字节，CRC16L为低字节，控制信号的数据帧为3+4M字节。
每个从站发出的所述反馈信号采用如下格式：
数据帧类型+地址+应答数据×M+CRC16H+CRC16L
(12)
其中，×M表示占有M字节，CRC16为16CRC校验字节，CRC16H为高字节，CRC16L为低字节，反馈信号的数据帧为3+M字节。
优选地，所述数据采集模块包括红外传感器、电压表和电流表、模式识别模块。
红外传感器，设置于从轴的侧面(便于数据采集与实时传递)，用于采集所述从轴偏移角度，每个采集周期采集一次，将其发送至主站。
电压表和电流表，设置于从轴伺服驱动器电路(便于数据统计整合)中，用于采集控制从轴运动的当前电压和电流，实时显示，并将其发送至主站。
模式识别模块，用于识别伺服电机当前时刻处于运动开始、运动中、运动停止以及异常状态。具体地，模式识别模块采用识别方法可采用现有方法，不再赘述。
优选地，主站和从站通过串行总线连接。所述串行总线采用RS485型、CAN型、LVDS型电气总线中的一种。本实施例的控制过程如图6所示。用户可以根据现场的需求，采用不同的串行总线传输，有助于运动控制方法的移植。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，包括：
根据接收到的用户输入的运动设定信息，获得运动控制***中每一从站的运动任务、从站优先级和协调顺序；
根据上述从站优先级和协调顺序以及每一从站的运动任务，控制各从站相应伺服电机依次在对应时刻执行对应操作；
实时采集从站相应伺服电机的运动信息，根据所述运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，当判定发生时，立即调整所述电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态；
获取各从站下一时刻的控制信息，待上述调整结束后，控制各从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作。
2.根据权利要求1所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，每一从站的运动任务包括：伺服电机各从轴开始运动时刻、运动规则、运动时间、运动优先级和协调顺序；
所述从站相应伺服电机的运动信息包括：从轴运动时间、从轴偏移角度、当前电压和电流、反馈周期、电机运动状态。
3.根据权利要求2所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述根据运动信息判定极端应用条件在当前时刻是否发生，进一步包括如下步骤：
获取伺服电机从轴在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at和上一时刻的瞬时加速度at-T；
根据所述at和at-T判断瞬时加速度是否发生骤然变化，如果at-at-T大于预设值，判定发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件发生，否则，判定不发生骤然变化，即在当前时刻极端应用条件未发生。
4.根据权利要求1-3所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述调整电机的从轴加速度至对运动影响最小的状态，进一步包括如下步骤：
根据下面方程组获取加速度调控量am以及调控时间tm
式中，t0为极端条件发生的时刻，a0为极端条件发生前的加速度，ax是极端条件发生时的加速度，tx是在极端条件发生后加速度回到a0的时刻，am是调控结束后的加速度；
根据上述am、tm，控制极端条件发生时伺服电机从轴的瞬时加速度ax在tm-t0时间段内均匀变化到am，完成调控。
5.根据权利要求4所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，通过下面步骤获取所述伺服电机从轴在运动过程中当前时刻的瞬时加速度at：
获取从站伺服电机当前时刻从轴半径r、偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻***时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻***时间t-T、当前电压u和电流i、上一时刻的瞬时转速vt-T；
通过下面公式获得瞬时加速度at
式中，m是自然系数，T是采样周期。
6.根据权利要求1-5之一所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述获取各从站下一时刻的控制信息，进一步包括如下步骤：
获取从站伺服电机运动轴的半径、当前时刻从轴偏移角度αt、与当前时刻间隔一周期的上一时刻从轴偏移角度αt-T、当前时刻***时间t、与当前时刻间隔一周期的上一时刻***时间t-T、当前电压u和电流i；
通过下面公式获得当前时刻伺服电机的瞬时转速vt和瞬时加速度at
其中
式中，vt-T是上一时刻从轴的瞬时转速，m是自然系数，T是采样周期；
将上述计算获得的当前时刻伺服电机的瞬时转速vt、瞬时加速度at与设定信息中的理论值vt'、at'比较，判断前后项是否一致；如果一致，判定从站伺服驱动器下一时刻的控制调整信息为维持运动状态不变；如果至少有一项不一致，根据二者差值vt-vt'或at-at'获得从站伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T、电压ut+T和电流it+T。
7.根据权利要求6所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述从站相应伺服驱动器下一时刻的从轴偏移角度αt+T通过下面公式获得
所述从站相应伺服驱动器下一时刻的电压ut+T和电流it+T通过下面公式获得
8.根据权利要求1-2、4-5之一所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述待上述调整结束后控制从站伺服电机根据所述控制信息执行下一时刻的相应操作，进一步包括如下步骤：
将所述控制信息缓冲一个采样周期；
缓冲结束后，获取当前时刻的瞬时加速度，识别当前时刻的瞬时加速度是否达到am，如果未达到，继续识别，直到达到后执行下一步；
获取伺服电机各从轴运动优先级和协调顺序，控制从站相应伺服驱动器驱动伺服电机从轴以所述运动优先级和协调顺序运动，达到偏移角度αt+T、下一时刻的电压ut+T和电流it+T。
9.根据权利要求1-3、5、7之一所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，所述控制信息采用如下广播数据帧形式：
数据帧类型+地址+第1轴数据×N+第2轴数据×N+第3轴数据×N+第4轴数据×N+CRC16H+CRC16L
其中，×N表示占有N字节，CRC16为16CRC校验字节，CRC16H为高字节，CRC16L为低字节。
10.根据权利要求2或3所述的适用于极端应用条件的运动控制方法，其特征在于，通过红外传感器，采集所述从轴偏移角度；所述红外传感器设置于从轴的侧面，每个采集周期采集一次；
通过电压表和电流表，采集控制从轴运动的当前电压和电流；所述电压表和电流表设置于从轴伺服驱动器电路中；
通过模式识别模块，识别伺服电机当前时刻处于运动开始、运动中、运动停止以及异常状态。
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