DE112010001794B4

DE112010001794B4 - Befehlsgenerator

Info

Publication number: DE112010001794B4
Application number: DE112010001794.8T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Maekawa; Yuko Takehana; Masahiko Hirano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: CN102414635A; TWI468890B; KR101349537B1; TW201109874A; JPWO2010125958A1; KR20120016213A; WO2010125958A1; DE112010001794T5; JP5241919B2; CN102414635B; US8897901B2; US20120035771A1

Abstract

Befehlsgenerator, umfassend:
einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt (1), um einen Positionsbefehl oder einen Geschwindigkeitsbefehl durch Nutzung einer Beschleunigungsbefehlskurve zu generieren, die auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus so generiert wird, dass ein Positiv- und Negativbeschleunigungssprung fließend wird;
einen Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (3), um als Referenzbremsstoppdistanz eine Streckendistanz zu berechnen, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Geschwindigkeit heraus mit einer konstanten Beschleunigung auszuführen;
einen Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (6), um als Bremsstoppdistanz eine Streckendistanz, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen, auf Grundlage der durch den Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (3) berechneten Referenzbremsstoppdistanz zu berechnen;
einen Differenzdistanzberechnungsabschnitt (4), um eine Differenzdistanz zu berechnen, die einer Differenz zwischen einer Zielposition und einer momentanen Position entspricht; und
einen Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt (7), um einen Abbremsbeginnbefehl zum Starten des Abbremsens auf Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Bremsstoppdistanz und der Differenzdistanz an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt auszugeben.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Befehlsgenerator und im Spezielleren auf einen Befehlsgenerator, der einen Positionsbefehl oder einen Geschwindigkeitsbefehl für ein mechanisches System wie etwa Montagemaschinen, Halbleiterfertigungsvorrichtungen, Spritzgussmaschinen, Roboter, Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen und Druckmaschinen generiert.
Hintergrund
Herkömmliche Befehlsgeneratoren wurden gebraucht, um eine Anregung von durch eine Beschleunigungsphase verursachten Hochfrequenzschwingungen zu verhindern und die Abklingzeit zu verkürzen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, gibt es ein Verfahren, das Folgendes umfasst: Unterteilen eines Beschleunigungs- und Abbremsintervalls in drei Intervalle, ein Beschleunigungserhöhungsintervall, ein Konstantbeschleunigungsintervall und ein Beschleunigungsherabsetzungsintervall; Ausdrücken von Positionsbefehlen für das Beschleunigungserhöhungsintervall und das Beschleunigungsherabsetzungsintervall als jeweilige Funktionen 7. Ordnung; und Bestimmen jedes Koeffizienten der Funktionen 7. Ordnung, und zwar so, dass sich die Beschleunigungsveränderungsrate (auch als Beschleunigungssprung (jerk) bezeichnet) mit der Zeit fließend verändert (Patentschrift 1). Ferner wird in Patentschrift 2 ein vorab für den gesamten Übergang berechnetes Beschleunigungsprofil in Abhängigkeit der Parameter Geschwindigkeit und Intervalldauer durch zweifache Integration in ein Positionsprofil umgerechnet, welches anschließend an einen Positionsregelkreis weitergegeben wird. In Patentschrift 3 wird eine Beschleunigungsbefehlskurve erzeugt, wenn ein Zielgeschwindigkeitsänderungskommando während einer Beschleunigung eingegeben wird. Ferner wird in Patentschrift 4 ein Servomechanismus offenbart, bei dem ein Messgeber über eine Plattenoberfläche einer Festplatte gemäß einer Beschleunigungs-Trajektorie bewegt wird. In Patentschrift 5 wird ferner eine Geschwindigkeitsbefehlskurve aus der Position des zu regelnden Objekts berechnet.
Anführungsliste
Patentschriften

Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldung JP 2000-40 658 A .
Patentschrift 2: US-Patentanmeldung US 2007 / 0 075 670 A1 .
Patentschrift 3: Deutsche Patentanmeldung DE 11 2008 003 783 T5 .
Patentschrift 4: US-Patentanmeldung US 2006 / 0 082 922 A1 .
Patentschrift 5: US-Patentanmeldung US 5 910 893 A .

Zusammenfassung
Technisches Problem
Das vorstehend erwähnte technische Verfahren bedient sich jedoch einer Funktion 7. Ordnung, um einen Positionsbefehl zu generieren. Dementsprechend bestand ein Problem darin, dass ein großer Berechnungsaufwand notwendig war, um beim Vergleich einer Stoppdistanz und einer noch verbleibenden Distanz den Abbremsbeginn zu bestimmen, um eine Abbremsung zu dem Zeitpunkt zu starten, an dem die Stoppdistanz gleich der oder größer als die noch verbleibende Distanz ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Position und einer momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen. Darüber hinaus bringt ein ständiges Einsetzen des Positionsbefehls die Berechnung einer Funktion 7. Ordnung mit sich, die einen großen Berechnungsaufwand erforderlich macht.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme entwickelt. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Befehlsgenerator bereitzustellen, der Beschleunigungssprungintervalle unabhängig ansetzen und Beschleunigungssprünge fließend gestalten kann, während gleichzeitig eine Erhöhung bei dem zum Generieren von Befehlen erforderlichen Berechnungsaufwand verhindert wird.
Problemlösung
Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen und die vorstehend erwähnte Aufgabe zu erfüllen, ist der Befehlsgenerator ausgestattet mit: einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt zum Generieren eines Positionsbefehls oder eines Geschwindigkeitsbefehls durch Nutzung einer Beschleunigungsbefehlskurve, die auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus generiert wird. Insbesondere wird die vorstehend erwähnte Aufgabe durch einen Befehlsgenerator nach Anspruch 1, Anspruch 4 und Anspruch 6 gelöst.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Diese Erfindung bringt die Wirkungen hervor, in der Lage zu sein, Beschleunigungssprungintervalle unabhängig anzusetzen und Beschleunigungssprünge fließend zu gestalten, während gleichzeitig eine Erhöhung bei dem zum Generieren von Befehlen erforderlichen Berechnungsaufwand verhindert wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockschema, das den allgemeinen Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Befehlsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beschleunigungsbefehlskurve darstellt, die durch einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 von 1 generiert wird.
3 ist ein Blockschema, das den allgemeinen Aufbau einer zweiten Ausführungsform eines Befehlsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Blockschema, das den allgemeinen Aufbau einer dritten Ausführungsform eines Befehlsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nun wird nachstehend ein Befehlsgenerator gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlicher mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Anzumerken ist, dass die Erfindung durch die Ausführungsformen nicht eingeschränkt wird.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockschema, das den allgemeinen Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Befehlsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. In 1 ist der Befehlsgenerator mit einem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1, einem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt 2, einem Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 3, einem Differenzabstandsberechnungsabschnitt 4, einem Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 5, einem Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 und einem Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 ausgestattet.
Hier kann mit Bezug auf eine Beschleunigungsbefehlskurve, die auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus generiert wird, der Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 einen Positionsbefehl ps oder einen Geschwindigkeitsbefehl vs bei jedem Steuerzyklus (Befehlswertgenerierungszyklus) auf Grundlage einer voreingestellten Höchstbeschleunigung und Höchstgeschwindigkeit und einer Streckendistanz oder eines Bewegungsstartpunkts und eines Bewegungsendpunkts generieren, die jeder Bewegung zugeteilt werden. Anzumerken ist, dass der Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 den Positionsbefehl ps oder sowohl den Positionsbefehl ps als auch den Geschwindigkeitsbefehl vs beim Bereitstellen einer Positionssteuerung eines zu steuernden mechanischen Systems generieren kann, und den Geschwindigkeitsbefehl vs beim Bereitstellen einer Geschwindigkeitssteuerung des zu steuernden mechanischen Systems generieren kann.
Der Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt 2 kann die Zeitlängen des Beschleunigungserhöhungsintervalls und des Beschleunigungsherabsetzungsintervalls eines Beschleunigungsintervalls sowie diejenigen des Beschleunigungserhöhungsintervalls und des Beschleunigungsherabsetzungsintervalls eines Abbremsintervalls unabhängig einstellen und an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgeben.
Der Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 3 berechnet als Referenzbremsstoppdistanz L0 die Distanz von der momentanen Stelle zu einer Bremsstoppstelle, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Geschwindigkeit heraus entsprechend einem Positionsbefehl oder Geschwindigkeitsbefehl auszuführen, wobei der Geschwindigkeitsbefehl ein trapezförmiges Geschwindigkeitsmuster annimmt (ein Befehl mit einer konstanten Beschleunigung in einem Beschleunigungs- und Abbremsintervall).
Der Differenzdistanzberechnungsabschnitt 4 kann die Zielposition einer Bewegung oder die Differenzdistanz Ls = Pend - Pnow berechnen, die der Differenz zwischen der Streckendistanz, die durch die Bewegung zurückgelegt wird, entspricht (einer Zielposition, die durch ein Programm zur Betätigung des mechanischen Systems Pend vorgegeben ist, und einem momentanen Positionsbefehl Pnow vorgegeben ist).
Der Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 5 kann einen Korrekturfaktor Pg für jede Bewegung eines zu steuernden Ziels aus einem Parameter der Zeitlänge eines Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalls berechnen.
Der Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 kann eine Bremsstoppdistanz Lg, die einer Streckendistanz entspricht, die erforderlich ist um einen Bremsstopp aus der momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen, auf Grundlage der Referenzbremsstoppdistanz L0, die durch den Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 3 berechnet wird, und des Korrekturfaktors Pg berechnen, der durch den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 5 berechnet wird. Zum Beispiel ist die Bremsstoppdistanz durch Lg = Pg * L0 gegeben.
Der Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 kann in jedem Befehlsgenerierungszyklus die durch den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 berechnete Bremsstoppdistanz Lg mit der durch den Differenzdistanzberechnungsabschnitt 4 berechneten Differenzdistanz Ls vergleichen. Dann kann der Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 in dem Befehlsgenerierungszyklus, in dem die Bedingung Lg ≥ Ls erfüllt ist, einen Abbremsbeginnbefehl Is zum Starten einer Abbremsung an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgeben.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beschleunigungsbefehlskurve darstellt, die durch den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 von 1 generiert wird. In 2 umfasst die Beschleunigungsbefehlskurve ein Beschleunigungsintervall A, ein Konstantgeschwindigkeitsintervall B und ein Abbremsintervall C. Dann sind, wenn irgendeiner der Befehle, der Positionsbefehl oder der Geschwindigkeitsbefehl, hinsichtlich des Beschleunigungsbefehls betrachtet wird, das Beschleunigungsintervall A und das Abbremsintervall C jeweils in drei Intervalle, die Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7, die Konstantbeschleunigungsintervalle K2 und K6 bzw. die Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 unterteilt. Diese Intervalle und das Konstantgeschwindigkeitsintervall B sind zu den sieben Intervallen K1 bis K7 kombiniert, in die eine Bewegung unterteilt ist, um einen Befehl zu generieren.
Darüber hinaus werden die Beschleunigungsbefehle für insgesamt vier Intervalle, d.h. die Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7 und die Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 als trigonometrische Funktion eines halben Zyklus (1/2-Zyklus) generiert (die trigonometrische Funktion kann auch mit einer Konstanten multipliziert werden, um ihr einen Versatz hinzuzufügen). Hier kann der Zyklus der trigonometrischen Funktion einzeln für die vier Intervalle K1, K3, K5 und K7 eingestellt werden.
Darüber hinaus werden die Zeitlängen der Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7, der Konstantbeschleunigungsintervalle K2 und K6 und der Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 durch den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt 2 gegeben. Die Zeitlängen der Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7, der Konstantbeschleunigungsintervalle K2 und K6 und der Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 sind als at, dt, et, ft, bt bzw. ct definiert (die alle durch den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt 2 gegeben werden). Darüber hinaus sind die Höchstbeschleunigungswerte im Beschleunigungsintervall A und Abbremsintervall C als aks bzw. ags definiert. Dabei werden der Positionsbefehl ps(t) und der Geschwindigkeitsbefehl vs(t) bei t Sekunden nach dem Start einer Bewegung wie nachstehend generiert.
Und zwar können die Befehle durch die nachstehenden Gleichungen (1) bis (10) bis zum Konstantgeschwindigkeitsintervall K4 vorgegeben werden.
Für t ≤ at (für das Beschleunigungserhöhungsintervall K1) gilt $x = π * t/at - π / 2$
$vs (t) = aks * t/ 2 - aks * at*cos (x) /2/ π$
$\begin{array}{l} ps (t) = aks * t * t/4 - at * at*aks* (sin (x) + \\ 1) /2/ π / π \end{array}$
Für at < t ≤ kt2 (für das Konstantbeschleunigungsintervall K2: kt2 = at + et) gilt $vs (t) = v 1 + aks * (t - at)$
$ps (t) = p 1 + v1 * (t - at) + aks * (t - at) * (t - at) / 2$
Für kt2 < t ≤ kt2 + bt (für das Beschleunigungsherabsetzungsintervall K3) gilt $x = π * (t - kt 2) /bt - π /2$
$vs (t) = v2 + aks * (t - kt2) / 2 + aks * bt * cos (x) /2/ π$
$\begin{array}{l} ps (t) = p2 + v 2 * (t - kt2) + aks * (t - kt 2) * (t - kt2) / 4 \\ + aks * bt * bt * (sin (x) + 1) / 2 / π / π \end{array}$
Für kt2 + bt < t (für das Konstantgeschwindigkeitsintervall K4 bis zum Start der Abbremsung) gilt $vs (t) = vs$
$ps (t) = p 3 + vs* (t - kt 2 - bt)$
wobei p1, v1, p2, v2 und p3 jeweils durch die nachstehenden Gleichungen (11) bis (15) vorgegeben werden können. $p 1 = aks*at*at/4 - at*at*aks/ π / π$
$v 1 = aks*at/2$
$p2 = p1 + v1 * (kt2 - at) + aks * (kt 2 - at) * (kt2 - at) /2$
$v2 = 1 + aks1 * (kt2 - at)$
$p3 = p2 + v2 * bt + aks * bt * bt/4 + bt * aks/ π / π$
Unter der Annahme, dass der Abbremsbeginnbefehl Is aus dem Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 zu einer Zeit tgs bereitgestellt wird, wird dann von der Zeit tgs ab der Positionsbefehl ps oder der Geschwindigkeitsbefehl vs ausgehend vom Beschleunigungsherabsetzungsintervall K5 generiert. Wenn man dann zur Zeit tgs den Geschwindigkeitsbefehl vgs und den Positionsbefehl pgs sein lässt, können die Befehle in jedem Befehlsgenerierungszyklus durch die nachstehenden Gleichungen (16) bis (23) ausgehend vom Beschleunigungsherabsetzungsintervall K5 vorgegeben werden.
Für tgs < t ≤ tgs + ct (für das Beschleunigungsherabsetzungsintervall K5) gilt Unter der Annahme, dass t2 = t - tgs ist, $x = π * t2/ct - π / 2$
$vs (t) = vgs - ags * t2/2 + ags * ct * cos (x) /2/ π$
$\begin{array}{l} ps (t) = pgs + vgs * t2 - ags * t2 * t2/4 + ct * ct* \\ ags* (sin (x) + 1) /2/ π / π \end{array}$
Für tgs + ct < t ≤ tgs + ct + ft (für das Konstantbeschleunigungsintervall K6) gilt Unter der Annahme, dass t2 = t - tgs -ct ist, $vs (t) = v1g - ags * t2$
$ps (t) = p1g + v1g * t2 - ags * t2 * t2/2$
Für tgs + gt2 < t ≤ tgs + gt2 + dt (für das Beschleunigungsherabsetzungsintervall K7: gt2 = ct + ft) gilt
Unter der Annahme, dass t2 = t - tgs - gt2 ist, $x = π * t2/dt - π / 2$
$vs (t) = v2g - ags * t2/2 - ags * dt * cos (x) 2/ π$
$\begin{array}{l} ps (t) = p2g + v2g * t2 - ags * t2 * t2/4ags + dt * dt* \\ * (sin (x) + 1) /2/ π / π \end{array}$
Für t > tgs + gt2 + dt wird angenommen, dass sowohl der Beschleunigungsbefehl als auch der Geschwindigkeitsbefehl 0 ist und der Positionsbefehl die Zielposition angibt.
In den vorstehenden Gleichungen können p1g, v1g, p2g und v2g jeweils durch die nachstehenden Gleichungen (24) bis (27) vorgegeben werden. $\begin{array}{l} p1g = pgs + vgs * ct - ags * ct * ct/4 + ct * ct* \\ ags/ π / π \end{array}$
$v1g = vgs - ags*ct/2$
$p2g = p1g + v1g * (gt2 - ct) - ags* (gt2 - ct) * (gt2 - ct) / 2$
$v2g = v1g - ags* (gt2 - ct)$
Nun erfolgt eine Beschreibung zum Funktionsablauf des Befehlsgenerators. Im Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt 2 werden die Zeitlängen at, et, bt, ct, ft und dt der Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7, der Konstantbeschleunigungsintervalle K2 und K6 bzw. der Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 eingestellt und dann an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgegeben. Darüber hinaus werden auch die Höchstbeschleunigungswerte aks und ags des Beschleunigungsintervalls A bzw. des Abbremsintervalls C eingestellt und dann an Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgegeben.
Anzumerken ist, dass, wenn die Zeitlängen at, et, bt, ct, ft und dt der Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7, der Konstantbeschleunigungsintervalle K2 und K6 und der Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 direkt festgelegt wurden, die festgelegten Werte, ohne eine Änderung daran vorzunehmen, an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgegeben werden.
Darüber hinaus sei angenommen, dass Geschwindigkeitsbefehle entsprechend einem Geschwindigkeitsbefehl mit einer Konstantbeschleunigung (oder dem Positionsbefehl, der als trapezförmiges Geschwindigkeitsmuster bezeichnet wird) generiert und als Verhältnisse rat, ret, rbt, rct, rft und rdt zu einer Beschleunigungszeit kt und einer Abbremszeit gt vorgegeben sind, wobei die Höchstbeschleunigungswerte des Beschleunigungsintervalls A und des Abbremsintervalls C aks bzw. ags sind. In diesem Fall werden die Zeitlängen at, et, bt, ct, ft und dt der Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7, der Konstantbeschleunigungsintervalle K2 und K6 und der Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 durch die nachstehenden Gleichungen (28) bis (33) berechnet und dann an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgegeben. Darüber hinaus werden die Verhältnisse rat, ret ,rbt, rct, rft und rdt zur Beschleunigungszeit kt und Abbremszeit gt an den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 5 ausgegeben. $at = rat*kt$
$et = ret*kt$
$bt = rbt*kt$
$ct = rct*gt$
$ft = rft*gt$
$dt = rdt*gt$
Wenn hier die Zeitlängen at, et, bt, ct, ft und dt direkt festgelegt wurden, können die Verhältnisse rat, ret, rbt, rct, rft und rdt zur Beschleunigungszeit kt und Abbremszeit gt aus den nachstehenden Gleichungen (34) bis (39) berechnet werden. $rat = at/kt$
$ret = et/kt$
$rbt = bt/kt$
$rct = ct/gt$
$rft = ct/gt$
$rdt = dt/gt$
Anzumerken ist, dass die Höchstbeschleunigungswerte aks und ags des Beschleunigungsintervalls A und des Abbremsintervalls C durch Auslesen der jeweils für jeden Befehlsgenerator festgelegten Parameter oder durch Auslesen der in einem Programm zum Betreiben des Befehlsgenerators festgelegten Einstellungen vorgegeben werden können. Darüber hinaus kann, wenn die Höchstbeschleunigungswerte aks und ags des Beschleunigungsintervalls A und des Abbremsintervalls C in dem Programm nicht eingestellt sind, auch ein voreingestellter Wert für jeden Befehlsgenerator verwendet werden.
Wenn man hier die Höchstgeschwindigkeit, die durch das Programm für die Bewegung des zu steuernden Ziels eingestellt wird, vmax sein lässt, kann die Beschleunigungszeit kt und die Abbremszeit gt aus den nachstehenden Gleichungen (40) bzw. (41) berechnet werden. $kt = vmax/aks$
$gt = vmax/aks$
Anzumerken ist, dass die Zeitlängen at, bt, ct und dt oder die Verhältnisse rat, rbt, rct und rdt zur Beschleunigungszeit kt und Abbremszeit gt unabhängig eingestellt werden können.
Wenn dann die Zeitlängen at, et, bt, ct, ft und dt der Beschleunigungserhöhungsintervalle K1 und K7, der Konstantbeschleunigungsintervalle K2 und K6 und der Beschleunigungsherabsetzungsintervalle K3 und K5 an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgegeben werden, wird im Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 die Beschleunigungsbefehlskurve auf Grundlage der trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus generiert. Wenn dann die Zielposition der Bewegung des zu steuernden Ziels oder die durch die Bewegung zurückgelegte Streckendistanz Pend dem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 vorgegeben wird, wird/werden der Positionsbefehl ps und/oder der Geschwindigkeitsbefehl vs, auf Grundlage der Beschleunigungsbefehlskurve in jedem Befehlsgenerierungszyklus generiert und dann an den Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 3 und den Differenzdistanzberechnungsabschnitt 4 ausgegeben.
Anzumerken ist, dass, um den Positionsbefehl ps aus dem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 auszugeben, ps(t) in jedem Befehlsgenerierungszyklus ausgegeben wird; um den Geschwindigkeitsbefehl vs aus dem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 auszugeben, vs(t) in jedem Befehlsgenerierungszyklus ausgegeben wird; und um sowohl den Positionsbefehl ps als auch den Geschwindigkeitsbefehls vs aus dem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 auszugeben, ps(t) und vs(t) ausgegeben werden.
Da hier der Beschleunigungsbefehl des Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalls durch eine trigonometrische Funktion eines halben Zyklus ausgedrückt wird, kann der Geschwindigkeitsbefehl vs(t) des Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalls durch eine lineare Gleichung einer trigonometrischen Funktion und einer Zeit t ausgedrückt werden, während der Positionsbefehl ps(t) als eine Gleichung zweiter Ordnung einer trigonometrischen Funktion und einer Zeit t ausgedrückt werden kann.
Wenn dann der Positionsbefehls ps und/oder der Geschwindigkeitsbefehl vs dem Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 3 zur Verfügung gestellt wird/werden, wird die Distanz L0 von der momentanen Stelle zu einer Stoppposition berechnet, die erforderlich ist, um eine Abbremsung aus vn heraus mit dem höchsten Konstantbeschleunigungswert ags auszuführen, wobei vn der Wert des momentanen Geschwindigkeitsbefehls vs(t) ist. Die Distanz L0 wird dann an den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 ausgegeben. Anzumerken ist, dass die Distanz L0 von der momentanen Stelle zu einer Stoppposition eine Streckendistanz ist, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus der Geschwindigkeit vn mit dem höchsten Konstantbeschleunigungswert ags auszuführen, und kann somit durch die nachstehende Gleichung (42) vorgegeben werden: $L0 = vn*vn/ags/2$
Wenn darüber hinaus der Positionsbefehl ps und/oder der Geschwindigkeitsbefehl vs in den Differenzdistanzberechnungsabschnitt 4 eingegeben wird/werden, wird die Zielposition einer Bewegung eines zu steuernden Ziels oder die Differenzdistanz Ls = Pend - Pnow, die der Differenz zwischen dem durch die Bewegung zurückgelegten Streckenbetrag Pend und dem momentanen Positionsbefehl Pnow entspricht, berechnet und dann an den Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 ausgegeben. Hier wird davon ausgegangen, dass Pnow = ps(t) ist.
Wenn darüber hinaus die Verhältnisse rat, ret, rbt, rct, rft und rdt zur Beschleunigungszeit kt und Abbremszeit gt aus dem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt 2 in den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 5 eingegeben werden, wird der Korrekturfaktor Pg zum Korrigieren der durch den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 berechneten Bremsstoppdistanz Lg berechnet und dann an den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 ausgegeben. Anzumerken ist, dass der Korrekturfaktor Pg aus dem Verhältnis der Streckendistanz, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp bei einer Konstantbeschleunigung auszuführen, zur Streckendistanz berechnet werden kann, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp durch den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriefunktionsbefehl auszuführen, und wird durch die nachstehende Gleichung (43) vorgegeben. $Pg = (1 + rct) + 2 * (1 / 8 - 1 / π / π) * (rdt * rdt - rct * rct)$
Anzumerken ist, dass, da die Verhältnisse rct und rdt zur Beschleunigungszeit kt und Abbremszeit gt während der Bewegung des zu steuernden Ziels konstant sind, die Gleichung (43) nur einmal zu Beginn jeder Bewegung abgefragt und somit nicht bei jedem Befehlsgenerierungszyklus berechnet werden muss.
Dann wird die durch den Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 3 berechnete Referenzbremsstoppdistanz L0 in den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 eingegeben, und der durch den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 5 berechnete Korrekturfaktor Pg wird in den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 eingegeben. Dann wird die Bremsstoppdistanz Lg = Pg * L0, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp durch den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriefunktionsbefehl durchzuführen, in jedem Befehlsgenerierungszyklus berechnet und an den Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 ausgegeben.
Dann wird die durch den Differenzdistanzberechnungsabschnitt 4 berechnete Differenzdistanz Ls in den Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 eingegeben, und die durch den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 6 berechnete Bremsstoppdistanz Lg wird in den Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 eingegeben. Dann werden die Bremsstoppdistanz Lg und die Differenzdistanz Ls in jedem Befehlsgenerierungszyklus miteinander verglichen. Wenn dann nach dem Start der Bewegung die Bedingung Lg ≥ Ls das erste Mal erfüllt wird, wird der Abbremsbeginnbefehl Is im Befehlsgenerierungszyklus an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 ausgegeben. Wenn dann der Abbremsbeginnbefehl Is in den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 eingegeben wird, wird der Positionsbefehl ps oder der Geschwindigkeitsbefehl vs, die durch den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 generiert wurden, auf das Beschleunigungsherabsetzungsintervall K5 von 2 angewendet, wodurch ermöglicht wird, dass der Positionsbefehl ps oder der Geschwindigkeitsbefehl vs entsprechend den Gleichungen (16) bis (23) sequentiell generiert wird.
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der ersten Ausführungsform vier Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalllängen unabhängig eingestellt werden, und die Beschleunigungsbefehlskurve kann auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus generiert werden, wodurch ermöglicht wird, dass ein Beschleunigungssprung fließend gestaltet und dabei eine Erhöhung des Berechnungsaufwands verhindert werden kann. Darüber hinaus wird die Referenzbremsstoppdistanz L0, die erforderlich ist, um einen Stopp bei einer konstanten Beschleunigung auszuführen, mit dem Korrekturfaktor Pg multipliziert, wodurch eine Berechnung der Bremsstoppdistanz Lg, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus der momentanen Position und Geschwindigkeit heraus auszuführen, ermöglicht wird. Dies macht es möglich, den Berechnungsaufwand zu reduzieren, der zur Bestimmung des Abbremsbeginns erforderlich ist. Da darüber hinaus der Beschleunigungssprung am Anfang und Ende des Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalls Null beträgt, kann der Beschleunigungssprung in allen Bewegungsintervallen (den Beschleunigungserhöhungsintervallen K1 und K7, den Konstantbeschleunigungsintervallen K2, K4 und K6 und dem Beschleunigungsherabsetzungsintervallen K3 und K5) immer fließend ausgelegt werden. Das zu steuernde Ziel des mechanischen Systems kann somit ruckfrei bewegt werden.
Zweite Ausführungsform
3 ist ein Blockschema, das den allgemeinen Aufbau einer zweiten Ausführungsform eines Befehlsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. In 3 ist dieser Befehlsgenerator mit einem Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 15 und einem Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 16 anstelle des Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitts 3, des Korrekturfaktorberechnungsabschnitts 5 und des Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitts 6 von 1 ausgestattet.
Hier kann der Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 15 einen Korrekturfaktor Pg2 für jede Bewegung eines zu steuernden Ziels auf Grundlage des Parameters der Zeitlänge eines Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalls und des Höchstbeschleunigungswerts eines Abbremsintervalls berechnen.
Der Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 16 kann eine Bremsstoppdistanz Lg2, die der Streckendistanz entspricht, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus der momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen, auf Grundlage des Positionsbefehls ps oder des Geschwindigkeitsbefehls vs, die im Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 generiert werden, und des durch den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 15 berechneten Korrekturfaktors Pg2 berechnen.
Wenn dann die Verhältnisse rat, ret, rbt, rct, rft und rdt zur Beschleunigungszeit kt und Abbremszeit gt aus dem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt 2 in den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 15 eingegeben werden, wird der Korrekturfaktor Pg2 zum Korrigieren der durch den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 16 berechneten Bremsstoppdistanz Lg2 berechnet und dann an den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 16 ausgegeben. Es ist anzumerken, dass ausgehend von den Verhältnissen rat, rbt, rct und rdt zur Beschleunigungszeit kt und Abbremszeit gt und vom Höchstbeschleunigungswert ags des Abbremsintervalls der Korrekturfaktor Pg2 durch die nachstehende Gleichung (44) vorgegeben werden kann. $Pg2 = ((1 + rct) / 2 + (1 / 8 - 1 / π / π) * (rdt * rdt - rct * rct)) /ags$
Dann wird der Positionsbefehl ps oder der Geschwindigkeitsbefehl vs, die im Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 1 generiert wurden, in den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 16 eingegeben, und der durch den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 15 berechnete Korrekturfaktor Pg2 wird in den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 16 eingegeben. Dann wird die Bremsstoppdistanz Lg2, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp durch den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriefunktionsbefehl auszuführen, in jedem Befehlsgenerierungszyklus berechnet und dann an den Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 ausgegeben. Es ist anzumerken, dass ausgehend vom Korrekturfaktor Pg2, der durch den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 15 berechnet wurde, und dem momentanen Geschwindigkeitsbefehl vn = vs(t) die Bremsstoppdistanz Lg2 durch die nachstehende Gleichung (45) vorgegeben werden kann. $Lg 2 = Pg2*vn*vn$
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der zweiten Ausführungsform vier Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalllängen unabhängig eingestellt werden, und die Beschleunigungsbefehlskurve kann auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus generiert werden, wodurch ermöglicht wird, dass ein Beschleunigungssprung fließend gestaltet und dabei eine Erhöhung des Berechnungsaufwands verhindert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht es ein Multiplizieren des Quadrats der momentanen Geschwindigkeit mit einer Konstanten, die Bremsstoppdistanz Lg2 zu berechnen, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus der momentanen Position und Geschwindigkeit heraus auszuführen. Dies macht es möglich, den Berechnungsaufwand zu reduzieren, der zur Bestimmung des Abbremsbeginns erforderlich ist. Da darüber hinaus der Beschleunigungssprung am Anfang und Ende des Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervalls Null beträgt, kann der Beschleunigungssprung in allen Bewegungsintervallen (den Beschleunigungserhöhungsintervallen K1 und K7, den Konstantbeschleunigungsintervallen K2, K4 und K6 und dem Beschleunigungsherabsetzungsintervallen K3 und K5) immer fließend ausgelegt werden. Das zu steuernde Ziel des mechanischen Systems kann somit ruckfrei bewegt werden.
Dritte Ausführungsform
4 ist ein Blockschema, das den allgemeinen Aufbau einer dritten Ausführungsform eines Befehlsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. In 4 ist dieser Befehlsgenerator mit einem Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 21, einem Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 26 und einem Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 9 anstelle des Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitts 1 und des Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitts 16 von 3 ausgestattet.
Hier kann im Beschleunigungserhöhungsintervall K1 des Beschleunigungsintervalls A oder des Konstantgeschwindigkeitsintervalls B von 2 eine neue Beschleunigungsherabsetzungskurve aus dem momentanen Positionsbefehl, Geschwindigkeitsbefehl und Beschleunigungsbefehl zum Erreichen einer Nullbeschleunigung generiert werden. In diesem Fall kann der Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 9 einen Beschleunigungsherabsetzungsstartbefehl zum Starten einer Beschleunigungsherabsetzung an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 21 auf Grundlage einer Beschleunigungsintervallrestgeschwindigkeit vz, die einer Geschwindigkeitserhöhung bis zum Erreichen der Nullbeschleunigung entspricht, und einer Beschleunigungsintervallrestdistanz Pb ausgeben, die dem Strecken betrag bis zum Erreichen der Nullbeschleunigung entspricht.
Der Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 26 kann die Bremsstoppdistanz Lg4, die der Streckendistanz entspricht, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus der momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen, auf Grundlage der Beschleunigungsintervallrestgeschwindigkeit vz und der Beschleunigungsintervallrestdistanz Pb, die im Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 9 generiert wurden, und des durch den Korrekturfaktorberechnungsabschnitt 15 berechneten Korrekturfaktors Pg2 berechnen.
Mit Bezug auf die Beschleunigungsbefehlskurve, die auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus generiert wird, kann der Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 21 den Positionsbefehl ps oder den Geschwindigkeitsbefehl vs bei jedem Steuerzyklus (Befehlswertgenerierungszyklus) auf Grundlage der voreingestellten Höchstbeschleunigung und Höchstgeschwindigkeit und der Streckendistanz oder des Bewegungsstartpunkts und Bewegungsendpunkts, die jeder Bewegung zugeteilt sind, generieren. Darüber hinaus kann der Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 21 eine Abbremsung auf Grundlage des aus dem Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 ausgegebenen Abbremsbeginnbefehls Is starten, und kann auch eine Beschleunigungsherabsetzung auf Grundlage des aus dem Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 9 ausgegebenen Beschleunigungsherabsetzungsstartbefehls Ia starten.
Wenn dann der Positionsbefehl ps oder der Geschwindigkeitsbefehl vs in den Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 9 eingegeben wird, wird bestimmt, ob die Bewegung im Beschleunigungserhöhungsintervall K1 des Beschleunigungsintervalls A oder Konstantgeschwindigkeitsintervalls B stattfindet. Wenn dann eine neue Beschleunigungsherabsetzungskurve ausgehend vom momentanen Positionsbefehl, Geschwindigkeitsbefehl und Beschleunigungsbefehl zum Erreichen einer Nullbeschleunigung im Beschleunigungserhöhungsintervall K1 des Beschleunigungsintervalls A oder Konstantgeschwindigkeitsintervall B generiert wird, werden eine Geschwindigkeitserhöhung (Beschleunigungsintervallrestgeschwindigkeit) vz bis zum Erreichen der Nullbeschleunigung und der Streckenbetrag (Beschleunigungsintervallrestdistanz) Pb bis zum Erreichen der Nullbeschleunigung berechnet.
Im Spezielleren können die Beschleunigungsintervallrestgeschwindigkeit Vz und die Beschleunigungsintervallrestdistanz Pb aus den nachstehenden Gleichungen (46) bis (48) unter Nutzung des momentane Beschleunigungsbefehls an, des Verhältnisses rbt des Beschleunigungsherabsetzungsintervalls K3, der Höchstgeschwindigkeit vmax und des Höchstbeschleunigungswerts aks berechnet werden. $vz = an*an*rbt*vs/aks/aks$
$bbt = an*rbt*kt/aks$
$Pb = vn*bbt + an * {bbt}^{2} * (1 / 4 + 1 / π^{2})$
Anzumerken ist, dass sich der momentane Beschleunigungsbefehl an aus der Differenz zwischen Geschwindigkeitsbefehlen vs oder alternativ aus den Differentialgleichungen der Gleichungen (2) und (4) im Hinblick auf Zeit berechnen lässt.
Dann wird im ersten Befehlsgenerierungszyklus, in dem die Bedingung vz ≥ vmax - vn erfüllt wird, der Beschleunigungsherabsetzungsstartbefehl Ia an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 21 ausgegeben. Darüber hinaus berechnet der Prozess vend = vn + vz aus der Beschleunigungsintervallrestgeschwindigkeit vz und dem momentanen Geschwindigkeitsbefehlswert vn, um die durch die Gleichung (48) berechnete Beschleunigungsintervallrestdistanz Pb und vend an den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 26 auszugeben.
Wenn dann die Beschleunigungsintervallrestdistanz Pb und vend in den Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt 26 eingegeben werden, kann die nachstehende Gleichung (49) dazu verwendet werden, eine Streckendistanz Lg3 zu berechnen, die erforderlich ist, um einen Stopp auszuführen, wenn eine Abbremsung an einem Punkt gestartet wird, an dem eine Nullbeschleunigung erreicht ist. Wenn dann die Streckendistanz Lg3 berechnet ist, kann die nachstehende Gleichung (50) verwendet werden, um eine neue Beschleunigungsherabsetzungskurve ausgehend vom momentanen Positionsbefehl und Geschwindigkeitsbefehl zum Erreichen einer Nullbeschleunigung zu generieren und die Bremsstoppdistanz Lg4 zu berechnen, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp ausgehend von dem Punkt auszuführen, an dem die Nullbeschleunigung erreicht ist. Dann wird der sich ergebende Wert an den Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 ausgegeben. $Lg 3 = Pg2*vend*vend$
$Lg4 = pb + Lg3$
Wenn dann die Bremsstoppdistanz Lg4 in den Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 eingegeben wird, wird der Abbremsbeginnbefehl Is an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 21 in dem Befehlsgenerierungszyklus ausgegeben, in dem die Bedingung Lg4 ≥ Ls das erste Mal nach dem Beginn der Bewegung erfüllt wird.
Wenn dann der Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt 21 den Beschleunigungsherabsetzungsstartbefehl Ia aus dem Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 9 oder den Abbremsbeginnbefehl Is aus dem Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 empfangen hat, beginnt der Prozess, Befehle ab dem Beschleunigungsherabsetzungsintervall K3 zu generieren, wobei die momentane Zeit kt2 ist.
Hier kann mit dem Generieren der Befehle ab dem Beschleunigungsherabsetzungsintervall K3 auf Grundlage des Beschleunigungsherabsetzungsstartbefehls Ia aus dem Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 9 begonnen werden. In diesem Fall wird keine Abbremsung gestartet, bis nicht der Abbremsbeginnbefehl Is vom Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 her eingeht. Die Abbremsung wird aber in dem Befehlsgenerierungszyklus gestartet, in dem der Abbremsbeginnbefehl Is vom Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 her eingeht, und somit also mit dem Generieren des Befehls des Beschleunigungsherabsetzungsintervalls K5 begonnen wird. Wird hingegen mit dem Generieren der Befehle ab dem Beschleunigungsherabsetzungsintervall K3 auf Grundlage des Abbremsbeginnbefehls Is aus dem Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt 7 begonnen, wird mit dem Generieren des Befehls des Beschleunigungsherabsetzungsintervalls K5 unmittelbar nach dem Ende des Generierens des Befehls des Beschleunigungsherabsetzungsintervalls K3 begonnen, wodurch die Abbremsung gestartet werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der dritten Ausführungsform ein Beschleunigungsherabsetzungsbeginn im ersten Befehlsgenerierungszyklus, in dem die Bedingung vz ≥ vmax - vn erfüllt wird, auch dann eine unstetige Beschleunigung verhindern, wenn der Bremsstopp ausgehend vom Beschleunigungsintervall A von 2 erfolgt.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, kann der Befehlsgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung Beschleunigungssprungintervalle unabhängig einstellen und Beschleunigungssprünge fließend gestalten und dabei eine Erhöhung des zum Generieren von Befehlen erforderlichen Berechnungsaufwands verhindern. Der Befehlsgenerator lässt sich auf Verfahren zum Generieren eines Positionsbefehls oder Geschwindigkeitsbefehls für mechanische Systeme wie etwa Montagemaschinen, Halbleiterfertigungsvorrichtungen, Spritzgussmaschinen, Roboter, Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen und Druckmaschinen anwenden.
Bezugszeichenliste

1, 21: Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt
2: Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt
3: Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt
4: Differenzdistanzberechnungsabschnitt
5, 15: Korrekturfaktorberechnungsabschnitt
6, 16, 26: Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt
7: Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt
9: Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt

Claims

Befehlsgenerator, umfassend: einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt (1), um einen Positionsbefehl oder einen Geschwindigkeitsbefehl durch Nutzung einer Beschleunigungsbefehlskurve zu generieren, die auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus so generiert wird, dass ein Positiv- und Negativbeschleunigungssprung fließend wird; einen Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (3), um als Referenzbremsstoppdistanz eine Streckendistanz zu berechnen, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Geschwindigkeit heraus mit einer konstanten Beschleunigung auszuführen; einen Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (6), um als Bremsstoppdistanz eine Streckendistanz, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen, auf Grundlage der durch den Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (3) berechneten Referenzbremsstoppdistanz zu berechnen; einen Differenzdistanzberechnungsabschnitt (4), um eine Differenzdistanz zu berechnen, die einer Differenz zwischen einer Zielposition und einer momentanen Position entspricht; und einen Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt (7), um einen Abbremsbeginnbefehl zum Starten des Abbremsens auf Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Bremsstoppdistanz und der Differenzdistanz an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt auszugeben.
Befehlsgenerator nach Anspruch 1, darüber hinaus einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt (2) umfassend, um ein Beschleunigungs- und Abbremsintervall der Beschleunigungsbefehlskurve in ein Beschleunigungserhöhungsintervall, ein Konstantbeschleunigungsintervall und ein Beschleunigungsherabsetzungsintervall zu unterteilen, jedes Intervall so verbunden wird, dass der Positiv- und Negativbeschleunigungssprung fließend wird, und um eine Zeitlänge jedes Intervalls unabhängig voneinander einzustellen.
Befehlsgenerator nach Anspruch 1, darüber hinaus einen Korrekturfaktorberechnungsabschnitt (5) umfassend, um einen Korrekturfaktor zum Korrigieren der Bremsstoppdistanz auf Grundlage eines Parameters für eine Zeitlänge eines Beschleunigungserhöhungsintervalls und eines Beschleunigungsherabsetzungsintervalls zu berechnen.
Befehlsgenerator, umfassend: einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt (1), um einen Positionsbefehl oder einen Geschwindigkeitsbefehl durch Nutzung einer Beschleunigungsbefehlskurve zu generieren, die auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus so generiert wird, dass ein Positiv- und Negativbeschleunigungssprung fließend wird; wobei der Befehlsgenerator darüber hinaus das Folgende umfasst: einen Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (16), um als Bremsstoppdistanz eine Streckendistanz, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen, auf Grundlage eines momentanen Geschwindigkeitsbefehls zu berechnen; einen Differenzdistanzberechnungsabschnitt (4), um eine Differenzdistanz zu berechnen, die einer Differenz zwischen einer Zielposition und einer momentanen Position entspricht; und einen Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt (7), um einen Abbremsbeginnbefehl zum Starten des Abbremsens auf Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Bremsstoppdistanz und der Differenzdistanz an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt (1) auszugeben.
Befehlsgenerator nach Anspruch 4, darüber hinaus einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt (2) umfassend, um ein Beschleunigungs- und Abbremsintervall der Beschleunigungsbefehlskurve in ein Beschleunigungserhöhungsintervall, ein Konstantbeschleunigungsintervall und ein Beschleunigungsherabsetzungsintervall zu unterteilen, jedes Intervall so verbunden wird, dass der Positiv- und Negativbeschleunigungssprung fließend wird, und um eine Zeitlänge jedes Intervalls unabhängig voneinander einzustellen.
Befehlsgenerator, umfassend: einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt (1), um einen Positionsbefehl oder einen Geschwindigkeitsbefehl durch Nutzung einer Beschleunigungsbefehlskurve zu generieren, die auf Grundlage einer trigonometrischen Funktion eines ½-Zyklus so generiert wird, dass ein Positiv- und Negativbeschleunigungssprung fließend wird; wobei der Befehlsgenerator darüber hinaus das Folgende umfasst: einen Beschleunigungsintervall-Restdistanz-Restgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (9), um einen Beschleunigungsherabsetzungsstartbefehl zum Starten einer Beschleunigungsherabsetzung auf Grundlage einer Beschleunigungsintervallrestgeschwindigkeit, die einer Erhöhung der Geschwindigkeit bis zum Erreichen einer Nullbeschleunigung entspricht, und einer Beschleunigungsintervallsrestdistanz, die einem Streckenbetrag bis zum Erreichen der Nullbeschleunigung entspricht, an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt (21) auszugeben, wenn eine neue Beschleunigungsherabsetzungskurve ausgehend von einem momentanen Positionsbefehl, Geschwindigkeitsbefehl und Beschleunigungsbefehl zum Erreichen einer Nullbeschleunigung in einem Beschleunigungserhöhungsintervall oder einem Konstantgeschwindigkeitsintervall eines Beschleunigungsintervalls generiert wird, einen Bremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (26), um eine Streckendistanz, die erforderlich ist, um einen Bremsstopp aus einer momentanen Geschwindigkeit heraus auszuführen, als Bremsstoppdistanz auf Grundlage der Beschleunigungsintervallrestgeschwindigkeit und der Beschleunigungsintervallrestdistanz zu berechnen, die durch den Referenzbremsstoppdistanzberechnungsabschnitt (3) berechnet wurden; einen Differenzdistanzberechnungsabschnitt (4), um eine Differenzdistanz zu berechnen, die einer Differenz zwischen einer Ziel position und eine momentanen Position entspricht; und einen Abbremsbeginnunterscheidungsabschnitt (7), um einen Abbremsbeginnbefehl zum Starten des Abbremsens auf Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Bremsstoppdistanz und der Differenzdistanz an den Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Trigonometriebefehlsgenerierungsabschnitt (21) auszugeben.
Befehlsgenerator nach Anspruch 6, darüber hinaus einen Positiv- und Negativbeschleunigungssprungintervall-Parametereinstellabschnitt (2) umfassend, um ein Beschleunigungs- und Abbremsintervall der Beschleunigungsbefehlskurve in ein Beschleunigungserhöhungsintervall, ein Konstantbeschleunigungsintervall und ein Beschleunigungsherabsetzungsintervall zu unterteilen, jedes Intervall so verbunden wird, dass der Positiv- und Negativbeschleunigungssprung fließend wird, und um eine Zeitlänge jedes Intervalls unabhängig voneinander einzustellen.
Befehlsgenerator nach einem der Ansprüche 4 bis 7, darüber hinaus einen Korrekturfaktorberechnungsabschnitt (15) umfassend, um einen Korrekturfaktor zum Korrigieren der Bremsstoppdistanz auf Grundlage eines Parameters für eine Zeitlänge eines Beschleunigungserhöhungsintervalls und eines Beschleunigungsherabsetzungsintervalls und eines Höchstbeschleunigungswerts eines Abbremsintervalls zu berechnen.