CN115097845A - 一种用于移动小车上的测距定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于移动小车上的测距定位方法，检测移动小车的速度和定位，根据移动小车运动的伺服电机的工作原理，采用电流环、速度环和位置环，根据伺服电机上的变频器的内部对电流环进行控制，同时针对移动小车的测距和定位在变频器的基础上增加速度环和位置环控制。本发明结合了绝对值编码器的广泛性和数据采集的稳定性、EtherCAT总线通讯的特点以及变频器和PLC的全闭环的控制模式，实现了堆垛机/RGV小车的移动设备的测距定位功能，达到降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于移动小车上的测距定位方法。
背景技术
随着现代化各行各业的快速发展，对于将工厂打造成智能化的需求越来越多；其中各个行业对于长距离高速运行的RGV小车、堆垛机等移动小车需求也越来越来高，因其可用于多个接驳口的产线的对接，且其结构成熟，性价比高，适用场景广泛；在RGV小车和堆垛机中，水平小车定位的设备在行业中主要采用激光测距或码+读写头的方式，但这两者的价格及交期在目前的大环境下都有所上调及延期。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于移动小车上的测距定位方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于移动小车上的测距定位方法，
检测移动小车的速度和定位，根据移动小车运动的伺服电机的工作原理，采用电流环、速度环和位置环，根据伺服电机上的变频器的内部对电流环进行控制，同时针对移动小车的测距和定位在变频器的基础上增加速度环和位置环控制；
速度环：速度环的输入为位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节后输出到电流环；
位置环：位置环的输入为外部脉冲，外部脉冲经过滤波处理和电子齿轮计算后作为位置环设定，位置环输入值和编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器计算后的数据再经过位置环的PID调节后输出和位置给定的前馈值和构成速度环的给定。
优选地，所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，所述速度环的反馈来自编码器的反馈后的值经过速度计算器计算所得。
优选地，所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，所述位置环的反馈也来自于编码器。
优选地，所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，所述速度环的编码器安装于伺服电机的尾部，位置环的编码器通安装于移动小车上。
优选地，所述的一种用于移动小车上的测距定位方法所述编码器的采集方式为在变频器中增加PG控制板，把控制速度环的编码器和控制位置环的编码器数据采集进行PID控制。
优选地，所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，所述编码器的采集方式通过总线通讯的方式，把速度环的编码器数据和位置环的编码器数据通过总线形式直接由PLC采集，通过PLC的PID程序处理，然后再通过变频器进行定位操作。
优选地，所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，所述总线通讯为EtherCAT总线通讯。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明能提高高精度的定位，运行平整可靠，高效。适用于自动化行业中的长距离行走的移动小车。同时定制机械结构+编码器的方法，安装便利，使用拼装式结构。并且能减少对专业电气产品的依赖，达到降低成本的面对。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的位置控制模式下全闭环控制内部构造图；
图2是本发明的速度控制模式下全闭环控制内部构造图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能，所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断地发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等各类功能。
变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
编码器是通过把机械角度物理量的变化转变成电信号的一种装置；在传感器的分类中，归属于角位移传感器。根据编码器的这一特性，编码器主要用于测量转动物体的角位移量，角速度，角加速度，通过编码器把这些物理量转变成电信号输出给控制***或仪表，控制***或仪表根据这些量来控制驱动装置。
仓库控制***/小车调度***：根据调度***的需求，控制PLC的对堆垛机或者RGV小车进行位置调度，实现物料的存储和转运。
可编程逻辑控制器(PLC)：通过采集外部编码器的位置数据对对应的变频器进行逻辑控制。
变频器驱动器：通过电机后面的编码器采集数据对电机进行精准的开环控制。或者采集电机后面的编码器对电机进行速度环控制，外部的编码器数据对电机进行位置环控制，实现电机进行双闭环控制。
编码器：按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。为了保证数据采集的准确和精准，本案例速度环采用的增量式的编码器，位置环采用的绝对式的编码器。
如图1和图2所示，一种用于移动小车上的测距定位方法，
检测移动小车的速度和定位，根据移动小车运动的伺服电机的工作原理，采用电流环、速度环和位置环，根据伺服电机上的变频器的内部对电流环进行控制，同时针对移动小车的测距和定位在变频器的基础上增加速度环和位置环控制；
速度环：速度环的输入为位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节后输出到电流环；
位置环：位置环的输入为外部脉冲，外部脉冲经过滤波处理和电子齿轮计算后作为位置环设定，位置环输入值和编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器计算后的数据再经过位置环的PID调节后输出和位置给定的前馈值和构成速度环的给定。
本发明中所述速度环的反馈来自编码器的反馈后的值经过速度计算器计算所得。
本发明中所述位置环的反馈也来自于编码器。
本发明中所述速度环的编码器安装于伺服电机的尾部，位置环的编码器通安装于移动小车上。
本发明中所述编码器的采集方式为在变频器中增加PG控制板，把控制速度环的编码器和控制位置环的编码器数据采集进行PID控制，可以对电机进行定位控制。
本发明中所述编码器的采集方式通过总线通讯的方式，把速度环的编码器数据和位置环的编码器数据通过总线形式直接由PLC采集，通过PLC的PID程序处理，然后再通过变频器进行定位操作。其中，采用EtherCAT总线通讯，实现速度环和位置环编码器的数据采集，
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于移动小车上的测距定位方法，其特征在于，
检测移动小车的速度和定位，根据移动小车运动的伺服电机的工作原理，采用电流环、速度环和位置环，根据伺服电机上的变频器的内部对电流环进行控制，同时针对移动小车的测距和定位在变频器的基础上增加速度环和位置环控制；
速度环：速度环的输入为位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节后输出到电流环；
位置环：位置环的输入为外部脉冲，外部脉冲经过滤波处理和电子齿轮计算后作为位置环设定，位置环输入值和编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器计算后的数据再经过位置环的PID调节后输出和位置给定的前馈值和构成速度环的给定。
2.根据权利要求1所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，其特征在于：所述速度环的反馈来自编码器的反馈后的值经过速度计算器计算所得。
3.根据权利要求1所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，其特征在于：所述位置环的反馈也来自于编码器。
4.根据权利要求1所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，其特征在于：所述速度环的编码器安装于伺服电机的尾部，位置环的编码器通安装于移动小车上。
5.根据权利要求1所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，其特征在于：所述编码器的采集方式为在变频器中增加PG控制板，把控制速度环的编码器和控制位置环的编码器数据采集进行PID控制。
6.根据权利要求1所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，其特征在于：所述编码器的采集方式通过总线通讯的方式，把速度环的编码器数据和位置环的编码器数据通过总线形式直接由PLC采集，通过PLC的PID程序处理，然后再通过变频器进行定位操作。
7.根据权利要求6所述的一种用于移动小车上的测距定位方法，其特征在于：所述总线通讯为EtherCAT总线通讯。
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| CN202210851620.0A CN115097845A (zh) | 2022-07-20 | 2022-07-20 | 一种用于移动小车上的测距定位方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116774738A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-09-19 | 重庆市信息通信咨询设计院有限公司 | 一种堆垛机的双闭环调速与定位方法 |
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