CN111352385A - 一种作业机械减速运动控制***和方法 - Google Patents

一种作业机械减速运动控制***和方法 Download PDF

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CN111352385A CN202010168538.9A CN202010168538A CN111352385A CN 111352385 A CN111352385 A CN 111352385A CN 202010168538 A CN202010168538 A CN 202010168538A CN 111352385 A CN111352385 A CN 111352385A
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Abstract

本发明公开了一种作业机械减速运动控制***和方法，该控制***包括依次相连的操作机构、减速控制部件、驱动部件和运动部件，减速控制部件包括控制器和功率放大元件，功率放大元件用于对控制器发出的减速控制信号进行放大后，输出给驱动部件；控制器包括采集模块、比较模块和减速控制模块，采集模块用于采集当前运动部件的实时运行数据，实时运行数据为实行行程、实测速度或实测受力；比较模块用于将采集模块采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动减速控制模块，运行阈值为作业机械允许的最大行程、目标速度或目标受力；减速控制模块用于在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。本发明通过对作业机械做减速速运动过程进行控制，从而改善作业机械的运动平顺性，进而提高作业机械的作业质量、作业安全和作业效率。

Description

一种作业机械减速运动控制***和方法
技术领域
本发明属于作业机械运动控制领域，尤其公开了一种作业机械减速运动控制***和方法。
背景技术
作业机械包括工程机械、农业机械、矿山机械、建筑施工机械、港口机械、工厂加工和运输设备等，用途十分广泛。
作业机械是通过整机或部件的运动来完成作业的，其运动部件分为直线运动和旋转运动两类。目前作业机械的运动部件的主要驱动方式包括机械驱动、液压驱动、电气驱动等。三种驱动方式各有优势，其中，机械驱动具有较大的功率输出和力输出，液压驱动和电气驱动方式具有良好的可控性和控制柔性，因此，不同的驱动方式相互融合，取长补短。从功率量级看，整个动力传动***可以划分为操作机构、控制部分、功率放大部分和运动部分。
作业机械的运动部件的运动平顺性是一种重要的作业性能，对作业机械的作业质量、作业安全、作业效率产生影响。作业机械的运动平顺性包括启动过程平顺性、制动过程平顺性和运动过程平顺性。由于驾驶员的操作经验不足、控制元件的输入输出特性、执行元件的变形等干扰因素，导致作业机械做减速速运动时的平顺性不好，进而对作业机械的作业质量、作业安全、作业效率产生影响。
发明内容
本发明提供一种作业机械减速运动控制***和方法，旨在解决现有作业机械做减速速运动时的平顺性不好的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种作业机械减速运动控制***，包括依次相连的操作机构、减速控制部件、驱动部件和运动部件，减速控制部件包括控制器和功率放大元件，功率放大元件与控制器相连，用于对控制器发出的减速控制信号进行放大后，输出给驱动部件，控制器包括采集模块、比较模块和减速控制模块，其中，
采集模块，用于采集当前运动部件的实时运行数据，实时运行数据为实行行程、实测速度或实测受力；
比较模块分别与采集模块和减速控制模块相连，用于将采集模块采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动减速控制模块，运行阈值为作业机械允许的最大行程、目标速度或目标受力；
减速控制模块与比较模块相连，用于在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。
进一步地，减速控制模块包括第一减速控制单元，
第一减速控制单元，用于采用预设数组的方式对作业机械进行降速；给出的控制速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-ki×a
其中，vi-1为操作机构的当前速度，数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，a为预设降速加速度。
进一步地，减速控制模块，包括第二减速控制单元，
第二减速控制单元，用于采用三角函数的方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
Figure BDA0002410008290000021
其中，vi-1为操作机构的当前速度，k和S0为常数。
进一步地，减速控制模块，包括第三减速控制单元，
第三减速控制单元，用于采用线性降速方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a0
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a0为常数。
进一步地，减速控制模块，包括第四减速控制单元，
第四减速控制单元，用于采用控制加速度方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a1
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a1＝k∑ia’+bk，b为预设的系数；K为常数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
根据本发明的另一方面，还提供一种作业机械减速运动控制方法，应用于上述的作业机械运动控制***中，作业机械减速运动控制方法包括以下步骤：
采集当前运动部件的实时运行数据，实时运行数据为实时行程、实测速度或实测受力；
将采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动减速控制模块，运行阈值为允许的最大行程、目标速度或目标受力；
在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。
进一步地，在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速的步骤包括：
采用预设数组的方式对作业机械进行降速；给出的控制速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-ki×a
其中，vi-1为操作机构的当前速度，数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，a为预设降速加速度。
进一步地，在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速的步骤包括
采用三角函数的方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
Figure BDA0002410008290000031
其中，vi-1为操作机构的当前速度，k和S0为常数。
进一步地，在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速的步骤包括：
采用线性降速方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a0
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a0为常数。
进一步地，在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速的步骤包括：
采用控制加速度方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a1
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a1＝k∑ia’+bk，b为预设的系数；K为常数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
本发明所取得的有益效果为：
本发明提供一种作业机械减速运动控制***和方法，减速控制部件采用控制器和功率放大元件，控制器包括采集模块、比较模块和减速控制模块，通过采集模块采集当前运动部件的实时运行数据；比较模块将采集模块采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动所述减速控制模块；减速控制模块在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。本发明提供的作业机械减速运动控制***和方法，通过对作业机械做减速速运动过程进行控制，从而改善作业机械的运动平顺性，进而提高作业机械的作业质量、作业安全和作业效率。
附图说明
图1为本发明提供的作业机械减速运动控制***一实施例的功能框图；
图2为图1中所述控制器一实施例的功能框图；
图3为图1中所述减速控制部件一实施例的功能模块示意图；
图4为本发明提供的作业机械减速运动控制方法一实施例的流程示意图；
图5为图4中作业机械减速运动控制方法中的到达限位前的平顺降速控制方法一实施例的流程示意图；
图6为图4中作业机械减速运动控制方法中的到达限位前的平顺降速控制方法另一实施例的流程示意图；
图7为图4中作业机械减速运动控制方法中的速度达标前平顺降速控制方法一实施例的流程示意图；
图8为图4中作业机械减速运动控制方法中的速度达标前平顺降速控制方法另一实施例的流程示意图；
图9为图4中作业机械减速运动控制方法中的受力达标前平顺降速控制方法一实施例的流程示意图；
图10为图4中作业机械减速运动控制方法中的速度达标前平顺降速控制方法一实施例的流程示意图。
附图标号说明：
100、运动部件；200、驱动部件；300、减速控制部件；400、操作机构；310、控制器；320、功率放大元件；10、采集模块；20、比较模块；30、减速控制模块；31、第一减速控制单元；32、第二减速控制单元；33、第三减速控制单元；34、第四减速控制单元。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
如图1所示，图1为本发明提供的作业机械减速运动控制***一实施例的功能框图，该***包括依次相连的操作机构400、减速控制部件300、驱动部件200和运动部件100，减速控制部件300包括控制器310和功率放大元件320，功率放大元件320与控制器310相连，其中，操作机构400与控制部件300相连接，用于发出减速操控指令并将减速操控指令输送至减速控制部件300；减速控制部件300分别与操作机构400和驱动部件200相连接，用于接受操作机构400输送过来的减速操控指令，对作业机械运行的速度进行修正处理后发送减速控制信号给给驱动部件200；驱动部件200分别与减速控制部件300和运动部件100相连接，用于接受减速控制部件300的减速操控指令，并根据减速操控指令驱动运动部件100动作，完成预期的作业机械加速控制作业。其中，作业机械可采用机械驱动、液压驱动或电气驱动。操作机构400用于驾驶员操控作业机械进行作业。操作机构400接收操控指令并输出到控制部件；例如，挖掘机的操纵手柄和脚踏板就是作业机械的操作机构400。常见的驱动部件200包括液压油缸、液压马达、电机、电机驱动器等。为了测量驱动部件200的运动情况，在驱动部件200上安装有传感器，用于测量驱动部件200的速度(包括直线速度和旋转速度)和位置(包括直线位移和角位移)。功率放大元件320可以采用功率放大器。运动部件100一般为机械装置，例如可以采用动臂、斗杆或铲斗等。为了测量运动部件的运动情况在运动部件100上安装有传感器，用于测量运动部件的速度(包括直线速度和旋转速度)和位置(包括直线位移和角位移)。
在本实施例中，功率放大元件320用于对控制器310发出的减速控制信号进行放大后，输出给驱动部件200；控制器310包括采集模块10、比较模块20和减速控制模块30，其中，采集模块10，用于采集当前运动部件的实时运行数据，实时运行数据为实行行程、实测速度或实测受力；比较模块20分别与采集模块10和减速控制模块30相连，用于将采集模块10采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动减速控制模块30，运行阈值为作业机械允许的最大行程、目标速度或目标受力；减速控制模块30与比较模块20相连，用于在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。
请见图3，图3为图1中所述减速控制部件一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，减速控制模块30包括第一减速控制单元31，
第一减速控制单元31，用于采用预设数组的方式对作业机械进行降速；给出的控制速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-ki×a (1)
其中，在公式(1)中，vi-1为操作机构的当前速度，数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，a为预设降速加速度。
进一步地，参见图3，本实施例提供的作业机械减速运动控制***，减速控制模块30还包括第二减速控制单元32，第二减速控制单元32，用于采用三角函数的方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
Figure BDA0002410008290000071
其中，在公式(2)中，vi-1为操作机构的当前速度，k和S0为常数。
进一步地，参见图3，本实施例提供的作业机械减速运动控制***，减速控制模块30还包括第三减速控制单元33，第三减速控制单元33，用于采用线性降速方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a0 (3)
其中，在公式(3)中，vi-1为操作机构的当前速度，a0为常数。
进一步地，参见图3，本实施例提供的作业机械减速运动控制***，减速控制模块30还包括第四减速控制单元34，第四减速控制单元34，用于采用控制加速度方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a1 (4)
其中，在公式(4)中，vi-1为操作机构的当前速度，a1＝k∑ia’+bk，b为预设的系数；K为常数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
本实施例提供的作业机械减速运动控制***，主要应用场合如下所示：
一、到达限位前的平顺降速控制
当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S；比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动不见的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动减速控制模块30。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
减速控制模块30可以采用预设数组的方式进行降速。预设降速加速度a和数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-ki×a
二、到达限位前的平顺降速控制
当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S，比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动不见的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动减速控制模块30。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
可以采用三角函数的方式进行降速。预设常数k，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
Figure BDA0002410008290000081
三、到达限位前的平顺降速控制
当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S；比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动部件的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动第一减速控制模块；如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S1，则认为驱动部件的实时行程S已经非常接近最大行程Smax，此时应该启动第二减速控制模块。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
可以采用线性降速法进行降速。预设常数a0作为线性减速单位，当启动第一减速控制模块时，减速控制模块30给出的速度：
vi＝vi-1-a0
也可以预设多个常数a0、a1，…分别用于不同速度阶段的线性减速单位。例如，预设0＜a0＜a1，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
当启动第二减速控制模块时，控制器310给出的速度：
vi＝vi-1-a1
以此类推，也可以设置两个以上的线性减速单位和减速模块。
四、限制加速度的平顺降速的控制
当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
有些作业机械的运动部件对平顺性的要求特别高，此时，不但需要对速度进行平顺性控制，还需要对加速度的平顺性进行控制，使加速度缓慢增加到最大加速度。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S；比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动不见的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动减速控制模块30。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
可以采用控制加速度的方法进行降速。
预设常数a0作为减速单位，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
其中，a0＝k∑ia’+b，k和b为预设的系数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
随着循环次数的增加，计算得出的a0也逐渐增加。
五、速度达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，允许加速度在不超过最大加速度的前提下加速；当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低加速度值。
逐步降低加速度值的方法有多种，例如，采用一组预设的递减数值，在多个循环中分别与初始加速度值相乘，得到新的一组加速度值。例如，预设一组递减数值ki＝(1，0.8，0.6，0.4，0.2，0.1，0)。
也可以采用实测速度与目标速度的差值Δv＝v0-v作为计算依据。
例如，
a＝k×Δv
其中，k为预设的常数。
六、速度达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低速度。
可以采用三角函数的方式进行降速。预设常数k，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
Figure BDA0002410008290000101
七、速度达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低速度。
可以采用线性降速法进行降速。预设常数a0作为线性减速单位，当第一启动减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
也可以预设多个常数a0、a1，…分别用于不同速度阶段的线性减速单位。例如，预设0＜a0＜a1，当启动第一减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
当启动第二减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a1
以此类推，也可以设置两个以上的线性减速单位和减速模块。
八、速度达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低速度。
有些作业机械的运动部件对平顺性的要求特别高，此时，不但需要对速度进行平顺性控制，还需要对加速度的平顺性进行控制，使加速度缓慢增加到最大加速度。
可以采用控制加速度的方法进行降速。
预设常数a0作为减速单位，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
其中，a0＝k∑ia’+b，k和b为预设的系数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
随着循环次数的增加，计算得出的a0也逐渐增加。
九、受力达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测受力接近给定受力时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近目标速度F0，否则，视为实测受力F尚未接近目标受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，允许速度在不超过最大速度的前提下加速；当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度值。
逐步降低速度值的方法有多种，例如，采用一组预设的递减数值，在多个循环中分别与初始速度值相乘，得到新的一组速度值。例如，预设一组递减数值ki＝(1，0.8，0.6，0.4，0.2，0.1，0)。
也可以采用实测速度与目标速度的差值ΔF＝F0-F作为计算依据。
例如，
a＝k×ΔF
其中，k为预设的常数。
十、速度达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近最大受力F0，否则，视为实测受力F尚未接近最大受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度。
可以采用三角函数的方式进行降速。预设常数k，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
Figure BDA0002410008290000121
十一、速度达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近最大受力F0，否则，视为实测受力F尚未接近最大受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度。
可以采用线性降速法进行降速。预设常数a0作为线性减速单位，当启动第一减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
也可以预设多个常数a0、a1，…分别用于不同速度阶段的线性减速单位。例如，预设0＜a0＜a1，当启动第一减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
当启动第二减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a1
以此类推，也可以设置两个以上的线性减速单位和减速模块。
十二、速度达标前平顺降速控制
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近最大受力F0，否则，视为实测受力F尚未接近最大受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度。
有些作业机械的运动部件对平顺性的要求特别高，此时，不但需要对速度进行平顺性控制，还需要对速度的平顺性进行控制，使速度缓慢增加到最大速度。
可以采用控制加速度的方法进行降速。
预设常数a0作为减速单位，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
其中，a0＝k∑ia’+b；k和b为预设的系数；i为循环次数；a’为预设的速度增量。
随着循环次数的增加，计算得出的a0也逐渐增加。
本实施例提供一种作业机械减速运动控制***，减速控制部件采用控制器和功率放大元件，控制器包括采集模块、比较模块和减速控制模块，通过采集模块采集当前运动部件的实时运行数据；比较模块将采集模块采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动所述减速控制模块；减速控制模块在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。本实施例提供的作业机械减速运动控制***，通过对作业机械做减速速运动过程进行控制，从而改善作业机械的运动平顺性，进而提高作业机械的作业质量、作业安全和作业效率。
请见图4，图4为本发明提供的作业机械减速运动控制方法一实施例的流程示意图，应用于上述的作业机械运动控制***中，该作业机械减速运动控制方法包括以下步骤：
步骤S100、采集当前运动部件的实时运行数据，实时运行数据为实时行程、实测速度或实测受力。
步骤S200、将采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动减速控制模块，运行阈值为允许的最大行程、目标速度或目标受力。
步骤S300、在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。
步骤S300第一实施例：
步骤S300A、采用预设数组的方式对作业机械进行降速；给出的控制速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-ki×a (5)
其中，在公式(5)中，vi-1为操作机构的当前速度，数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，a为预设降速加速度。
步骤S300第二实施例：
步骤S300B、采用三角函数的方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
Figure BDA0002410008290000151
其中，在公式(6)中，vi-1为操作机构的当前速度，k和S0为常数。
步骤S300第三实施例：
步骤S300C、采用线性降速方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a0 (7)
其中，在公式(7)中，vi-1为操作机构的当前速度，a0为常数。
步骤S300第四实施例：
步骤S300D、采用控制加速度方式对作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a1 (8)
其中，在公式(8)中，vi-1为操作机构的当前速度，a1＝k∑ia’+bk，b为预设的系数；K为常数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
本实施例提供的作业机械减速运动控制方法，其应用场景如下所示：
一、到达限位前的平顺降速控制方法
如图5所示，当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S；比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动不见的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动减速控制模块30。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
减速控制模块30可以采用预设数组的方式进行降速。预设降速加速度a和数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-ki×a
二、到达限位前的平顺降速控制方法
如图6所示，当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S，比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动不见的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动减速控制模块30。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
可以采用三角函数的方式进行降速。预设常数k，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
Figure BDA0002410008290000161
三、到达限位前的平顺降速控制方法
当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S；比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动部件的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动第一减速控制模块；如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S1，则认为驱动部件的实时行程S已经非常接近最大行程Smax，此时应该启动第二减速控制模块。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
可以采用线性降速法进行降速。预设常数a0作为线性减速单位，当启动第一减速控制模块时，减速控制模块30给出的速度：
vi＝vi-1-a0
也可以预设多个常数a0、a1，…分别用于不同速度阶段的线性减速单位。例如，预设0＜a0＜a1，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
当启动第二减速控制模块时，控制器310给出的速度：
vi＝vi-1-a1
以此类推，也可以设置两个以上的线性减速单位和减速模块。
四、限制加速度的平顺降速的控制方法
当运动部件100接近最大行程时，应该提前降低速度，防止高速到达限位时急停产生的不平顺，以增加速度平顺性。
有些作业机械的运动部件对平顺性的要求特别高，此时，不但需要对速度进行平顺性控制，还需要对加速度的平顺性进行控制，使加速度缓慢增加到最大加速度。
采集模块10采集当前驱动部件200的实时行程S；比较模块20将实时行程S与最大行程Smax比较，如果二者的差值的绝对值小于预设的常数S0，则认为驱动不见的实时行程S已经接近最大行程Smax，此时应该启动减速控制模块30。此时，即使操作机构400给定的目标速度为v0，减速控制模块30仍然在当前实际速度v的基础上逐步降速。
可以采用控制加速度的方法进行降速。
预设常数a0作为减速单位，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
其中，a0＝k∑ia’+b，k和b为预设的系数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
随着循环次数的增加，计算得出的a0也逐渐增加。
五、速度达标前平顺降速控制方法
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，允许加速度在不超过最大加速度的前提下加速；当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低加速度值。
逐步降低加速度值的方法有多种，例如，采用一组预设的递减数值，在多个循环中分别与初始加速度值相乘，得到新的一组加速度值。例如，预设一组递减数值ki＝(1，0.8，0.6，0.4，0.2，0.1，0)。
也可以采用实测速度与目标速度的差值Δv＝v0-v作为计算依据。
例如，
a＝k×Δv
其中，k为预设的常数。
六、速度达标前平顺降速控制方法
如图8所示，当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低速度。
可以采用三角函数的方式进行降速。预设常数k，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
Figure BDA0002410008290000181
七、速度达标前平顺降速控制方法
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低速度。
可以采用线性降速法进行降速。预设常数a0作为线性减速单位，当第一启动减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
也可以预设多个常数a0、a1，…分别用于不同速度阶段的线性减速单位。例如，预设0＜a0＜a1，当启动第一减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
当启动第二减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a1
以此类推，也可以设置两个以上的线性减速单位和减速模块。
八、速度达标前平顺降速控制方法
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低加速度，以增加速度平顺性。
当|v-v0|＜C1×v0时，说明实测速度v已经接近目标速度v0，否则，视为实测速度v尚未接近目标速度v0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测速度v已经接近目标速度v0时，需要逐步降低速度。
有些作业机械的运动部件对平顺性的要求特别高，此时，不但需要对速度进行平顺性控制，还需要对加速度的平顺性进行控制，使加速度缓慢增加到最大加速度。
可以采用控制加速度的方法进行降速。
预设常数a0作为减速单位，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
其中，a0＝k∑ia’+b，k和b为预设的系数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
随着循环次数的增加，计算得出的a0也逐渐增加。
九、受力达标前平顺降速控制方法
如图9所示，当运动部件100的实测受力接近给定受力时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近目标速度F0，否则，视为实测受力F尚未接近目标受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，允许速度在不超过最大速度的前提下加速；当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度值。
逐步降低速度值的方法有多种，例如，采用一组预设的递减数值，在多个循环中分别与初始速度值相乘，得到新的一组速度值。例如，预设一组递减数值ki＝(1，0.8，0.6，0.4，0.2，0.1，0)。
也可以采用实测速度与目标速度的差值ΔF＝F0-F作为计算依据。例如，
a＝k×ΔF
其中，k为预设的常数。
十、速度达标前平顺降速控制方法
如图10所示，当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近最大受力F0，否则，视为实测受力F尚未接近最大受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度。
可以采用三角函数的方式进行降速。预设常数k，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
Figure BDA0002410008290000201
十一、速度达标前平顺降速控制方法
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近最大受力F0，否则，视为实测受力F尚未接近最大受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度。
可以采用线性降速法进行降速。预设常数a0作为线性减速单位，当启动第一减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
也可以预设多个常数a0、a1，…分别用于不同速度阶段的线性减速单位。例如，预设0＜a0＜a1，当启动第一减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
当启动第二减速控制模块时，给出的控制速度：
vi＝vi-1-a1
以此类推，也可以设置两个以上的线性减速单位和减速模块。
十二、速度达标前平顺降速控制方法
当运动部件100的实测速度接近给定速度时，应该提前降低速度，以增速度平顺性。
当|F-F0|＜C1×F0时，说明实测受力F已经接近最大受力F0，否则，视为实测受力F尚未接近最大受力F0。其中，C1为预设的系数，0＜C1＜1。
当实测受力F已经接近最大受力F0时，需要逐步降低速度。
有些作业机械的运动部件对平顺性的要求特别高，此时，不但需要对速度进行平顺性控制，还需要对速度的平顺性进行控制，使速度缓慢增加到最大速度。
可以采用控制加速度的方法进行降速。
预设常数a0作为减速单位，当启动减速控制模块30时，减速控制模块30给出的控制速度：
vi＝vi-1-a0
其中，a0＝k∑ia’+b；k和b为预设的系数；i为循环次数；a’为预设的速度增量。
随着循环次数的增加，计算得出的a0也逐渐增加。
本实施例提供一种作业机械减速运动控制方法，通过采集模块采集当前运动部件的实时运行数据；比较模块将采集模块采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若当前运动部件的实时行程大于行程阈值时，则启动所述减速控制模块；减速控制模块在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对作业机械进行降速。本实施例提供的作业机械减速运动控制方法，通过对作业机械做减速速运动过程进行控制，从而改善作业机械的运动平顺性，进而提高作业机械的作业质量、作业安全和作业效率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种作业机械减速运动控制***，其特征在于，包括依次相连的操作机构(400)、减速控制部件(300)、驱动部件(200)和运动部件(100)，所述减速控制部件(300)包括控制器(310)和功率放大元件(320)，所述功率放大元件(320)与所述控制器(310)相连，用于对所述控制器(310)发出的所述减速控制信号进行放大后，输出给所述驱动部件；所述控制器(310)包括采集模块(10)、比较模块(20)和减速控制模块(30)，其中，
所述采集模块(10)，用于采集当前运动部件的实时运行数据，所述实时运行数据为实行行程、实测速度或实测受力；
所述比较模块(20)分别与所述采集模块(10)和所述减速控制模块(30)相连，用于将所述采集模块(10)采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若所述当前运动部件的实时行程大于所述行程阈值时，则启动所述减速控制模块(30)，所述运行阈值为所述作业机械允许的最大行程、目标速度或目标受力；
所述减速控制模块(30)与所述比较模块(20)相连，用于在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对所述作业机械进行降速。
2.如权利要求1所述的作业机械减速运动控制***，其特征在于，
所述减速控制模块(30)包括第一减速控制单元(31)，
所述第一减速控制单元(31)，用于采用预设数组的方式对所述作业机械进行降速；给出的控制速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-ki×a
其中，vi-1为操作机构的当前速度，数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，a为预设降速加速度。
3.如权利要求1所述的作业机械减速运动控制***，其特征在于，
所述减速控制模块(30)，包括第二减速控制单元(32)，
所述第二减速控制单元(32)，用于采用三角函数的方式对所述作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
Figure FDA0002410008280000021
其中，vi-1为操作机构的当前速度，k和S0为常数。
4.如权利要求1所述的作业机械减速运动控制***，其特征在于，
所述减速控制模块(30)，包括第三减速控制单元(33)，
所述第三减速控制单元(33)，用于采用线性降速方式对所述作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a0
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a0为常数。
5.如权利要求1所述的作业机械减速运动控制***，其特征在于，
所述减速控制模块(30)，包括第四减速控制单元(34)，
所述第四减速控制单元(34)，用于采用控制加速度方式对所述作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a1
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a1＝k∑ia’+bk，b为预设的系数；K为常数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
6.一种作业机械减速运动控制方法，应用于如权利要求1至5任意一项所述的作业机械运动控制***中，其特征在于，所述作业机械减速运动控制方法包括以下步骤：
采集当前运动部件的实时运行数据，所述实时运行数据为实时行程、实测速度或实测受力；
将采集到的当前运动部件的实时运行数据与预设的运行阈值进行比较，若所述当前运动部件的实时行程大于所述行程阈值时，则启动所述减速控制模块，所述运行阈值为允许的最大行程、目标速度或目标受力；
在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对所述作业机械进行降速。
7.如权利要求6所述的作业机械减速运动控制方法，其特征在于，
所述在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对所述作业机械进行降速的步骤包括：
采用预设数组的方式对所述作业机械进行降速；给出的控制速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-ki×a
其中，vi-1为操作机构的当前速度，数组ki＝(k1，k2，k3，k4，…)，a为预设降速加速度。
8.如权利要求6所述的作业机械减速运动控制方法，其特征在于，
所述在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对所述作业机械进行降速的步骤包括：
采用三角函数的方式对所述作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
Figure FDA0002410008280000031
其中，vi-1为操作机构的当前速度，k和S0为常数。
9.如权利要求6所述的作业机械减速运动控制方法，其特征在于，
所述在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对所述作业机械进行降速的步骤包括：
采用线性降速方式对所述作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a0
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a0为常数。
10.如权利要求6所述的作业机械减速运动控制方法，其特征在于，
所述在启动时发出减速控制信号，给出控制速度，以对所述作业机械进行降速的步骤包括：
采用控制加速度方式对所述作业机械进行降速；给出的输出速度vi通过以下公式得出，
vi＝vi-1-a1
其中，vi-1为操作机构的当前速度，a1＝k∑ia’+bk，b为预设的系数；K为常数；i为循环次数；a’为预设的加速度增量。
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