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申请/专利权人：成都乐创自动化技术股份有限公司

摘要：本发明公开了一种基于多级S型上升的多轴机器的大段速度前瞻的方法，将轨迹划分为若干个微段，将其中连续的多个微段划分为一个大段；然后将大段的速度提升分为n级S型速度上升，且各级的速度上下限，加速度，加加速度不同。本发明采用分级式S型升速法，允许物理轴加速度，加加速度能一定范围内在一些地方超过设定值。本发明可适用于多轴联动控制加工，使得运动更加平滑柔顺，而且大大减少了计算量，提升了运行效率；也提供了一个高效，平稳的S型速度前瞻通用方案，具有较好的实用性。

主权项：1.一种基于多级S型上升的多轴机器的大段速度前瞻的方法，其特征在于，将轨迹划分为若干个微段，将其中连续的多个微段划分为一个大段；然后将大段的速度提升分为n级S型速度上升，且各级的速度上下限，加速度，加加速度不同；包括以下步骤：步骤A1：初始化大段的各级速度上限{VRefer1,VRefer2,VRefer3,…,VRefern}，各级最小加速度{minA1,minA2,minA3,…,minAn}，各级最小加加速度{minJ1,minJ2,minJ3,…,minJn}；其中，大段的各级最小加速度minAn等于大段的所有微段的加速度最小值minA；各级最小加加速度minJn等于整个连续轨迹的最大加加速度wholeJerkmax；VRefern=min（MinVByAcc，MinVByJerk）×VreferScalen，其中：MinVByAcc为大段的所有微段的加速度限制的速度上限最小值；MinVByJerk为大段的所有微段的加加速度限制的速度上限最小值；VReferScalen为第n级最大速度占据加速度和加加速度限制的最大速度比例；步骤A2：计算得到大段的当前长度： Line.L=Line.L0+line.l，其中：Line.L0为当前微段前的大段的长度； Line.L为当前大段的长度； line.l为当前微段的长度；步骤A3：计算当前的各级最小加速度{minA1,minA2,minA3,…,minAn}；minAn=min（minAn，Acc），Acc=wholeAxisVmax[k]×ratioA÷ratioL，ratioA=1-ratioAn+AOverflowScale，ratioAn=ratioVn2，ratioVn=VRefern÷VLimitByAcc，其中：Acc为当前物理轴k限制的虚拟轴的加速度；wholeAxisVmax[k]为物理轴k的最大速度；ratioA为当前物理轴k的加速度占设定加速度的比值；ratioAn为第n级到速度上限时，轨迹曲率匀速运动的物理轴k的加速度与设定加速度的比值；ratioVn为第n级速度VRefern与当前微段的加速度限制的速度上限的比值；ratioL为物理轴k位移与虚拟轴位移的比值；AOverflowScale为加速度可超过设定加速度的值与设定加速度的比值；VLimitByAcc为当前微段的加速度限制的速度上限；步骤A4：计算当前的各级最小加加速度{minJ1,minJ2,minJ3,…,minJn}；minJn=min（minJn，Jerk），Jerk=wholeAxisJerkmax[k]×ratioJ÷ratioL，ratioJ=1-ratioJn+JOverflowScale，ratioJn=ratioVn3，ratioVn=VRefern÷VLimitByJerk，其中：Jerk为当前S型速度曲线的加加速度；wholeAxisJerkmax[k]为物理轴k的最大加加速度；ratioJ为当前物理轴k的加速度占设定加加速度的比值；ratioJn为第n级到速度上限时，轨迹曲率匀速运动的物理轴k的加加速度与设定加加速度的比值；ratioVn为第n级速度VRefern与当前微段的加加速度限制的速度上限的比值；VLimitByJerk当前微段的加加速度限制的速度上限；JOverflowScale为加加速度可超过设定加加速度的值与设定加加速度的比值；步骤A5：若当前微段为大段的最后一个微段，则进入步骤A6，否则进入步骤A2；步骤A6：将大段的各级加速度{A1,A2,A3,…,An}更新为步骤A3计算的各级最小加速度{minA1,minA2,minA3,…,minAn}；将大段的各级加加速度{J1,J2,J3,…,Jn}更新为步骤A4计算的各级最小加加速度{minJ1,minJ2,minJ3,…,minJn}；针对每级的S型曲线，计算每级的微段末尾最大速度Vemax包括以下步骤：步骤B1：对比初始速度Vs与VRefern，得到初始速度Vs对应的S型速度上升的级别m，且m小于或等于n；进而确定初始速度Vs对应的m级的速度上限VReferm、加速度Am和加加速度Jm；步骤B2：若m大于1，则令Vs=VReferm-1，l=l-m-1×Lsvme；其中Lsvme为初始速度Vs加速至VReferm所需的距离；若l≤Lsvme或者Vmax≤VReferm，则计算第m级阶段速度上限Vsam：Vsam=Vs+（Am）2÷Jm，Vm=min（Vmax，VReferm），其中：Vm为运动过程中实际能达到的最大速度；Vmax为运动过程中能够达到的最大进给速度；若计算的Vsam大于Vm，则进入步骤B3，否则进入步骤B4；步骤B3：求解dV： ，Vemax=Vs+dV；其中：dV为能够上升的速度；步骤B4：计算初始速度Vs加速至Vsam所需的距离Lsam，若运动距离l小于Lsam，则进入步骤B3；否则计算Vemax： ，其中：l为运动距离；所述步骤B2中，Lsvme的计算公式如下：Lsvme=L1+L2，其中：L1为起始速度Vs上升到Vmax所需要的最小距离；L2为末尾速度Ve上升到Vmax所需要的最小距离；若L≥Lsvme，则分别计算L1和L2：令dV=Vmax-Vs，若dV小于A2÷J，则L1的计算公式为： ，其中：A为初始速度Vs加速至VReferm的加速度；J为初始速度Vs加速至VReferm的加加速度；若dV大于或者等于A2÷J，则L1的计算公式为： ，令dV=max（Vmax-Ve，0），若dV小于A2÷J，则L2的计算公式为： ，若dV大于或者等于A2÷J，则L2的计算公式为： ，若LLsvme，则分别计算Vsam和Veam： ， ，若Vsam小于Ve，则令Lsam=L1'；否则，Lsam=L1'+L2'；其中：L1'为初始速度Vs上升到Vsam速度所需要的最小距离；L2'为末尾速度Ve上升到Vsam速度所需要的最小距离；L为由起始速度Vs上升到Vs+dV速度所需要的最小距离；L的计算公式如下：若dV小于A2÷J，则有： ，若dV大于或者等于A2÷J，则有： 。

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