本发明涉及电机控制技术领域，具体而言，涉及一种执行机构的运行控制方法及装置。
背景技术：
烟草、物流等行业中普遍采样执行机构来运输货物，在执行机构运动的过程中，由于惯性等原因使得执行机构在运动中存在打滑现象，导致位置运行不准确。
现有技术在解决该问题时，是在位置不准确时，不断调整位置。而在调整过程中也可能因为惯性等原因使得执行机构继续存在打滑，导致执行机构需要来回反复震荡多次才能够调整到目标位置，进而导致调整需要耗费很多时长，严重影响执行机构的运行效率。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种执行机构的运行控制方法及装置，以有效的改善上述缺陷。
本发明的实施例通过如下方式实现：
第一方面，本发明实施例提供了一种执行机构的运行控制方法，应用于所述执行机构的处理设备，所述执行机构还包括：与所述处理设备连接的位置采集设备和电机。所述方法包括：获得所述执行机构根据所述电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得所述位置采集设备采集的当前实际距离；根据所述当前理论距离与所述当前实际距离重新确定出所述执行机构根据所述电机的运行而需要达到的当前目标运行距离；根据所述当前目标运行距离确定出所述执行机构的当前运行状态；根据所述当前运行状态来计算出所述执行机构需要达到的运动速度，以根据所述需要达到的运动速度调节所述电机的转速。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述根据所述当前理论距离与所述当前实际距离重新确定出所述执行机构根据所述电机的运行而需要达到的当前目标运行距离。包括：将所述当前理论距离与所述当前实际距离相减获得一当前距离偏差值；根据所述当前距离偏差值将所述执行机构需要达到的目标运行距离更新，重新确定出所述当前目标运行距离。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述根据所述当前距离偏差值将所述执行机构需要达到的目标运行距离更新，重新确定出所述当前目标运行距离。包括：将所述当前距离偏差值与所述目标运行距离相加来将所述目标运行距离更新，获得重新确定的所述当前目标运行距离。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述根据所述当前目标运行距离确定出所述执行机构的当前运行状态。包括：将所述当前目标运行距离分别减去所述当前理论距离和当前减速距离，获得一状态判断值；根据所述状态判断值确定出所述执行机构的所述当前运行状态，其中，所述当前运行状态为：加速状态、匀速状态或减速状态。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述根据所述当前运行状态来计算出所述执行机构需要达到的运动速度。包括：在所述当前运行状态为所述加速状态时，根据预设加速度和所述前一控制周期的运行速度获得所述需要达到的运动速度；在所述当前运行状态为所述减速状态时，根据预设减速度和所述前一控制周期的运行速度获得所述需要达到的运动速度；在所述当前运行状态为所述匀速状态时，将所述前一控制周期的运行速度确定为所述需要达到的运动速度。
第二方面，本发明实施例提供了一种执行机构的运行控制装置，应用于所述执行机构的处理设备，所述执行机构还包括：与所述处理设备连接的位置采集设备和电机。所述装置包括：距离获得模块，用于获得所述执行机构根据所述电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得所述位置采集设备采集的当前实际距离。距离确定模块，用于根据所述当前理论距离与所述当前实际距离重新确定出所述执行机构根据所述电机的运行而需要达到的当前目标运行距离。状态确定模块，用于根据所述当前目标运行距离确定出所述执行机构的当前运行状态。速度调节模块，用于根据所述当前运行状态来计算出所述执行机构需要达到的运动速度，以根据所述需要达到的运动速度调节所述电机的转速。
结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述距离确定模块包括：差值获得单元，用于将所述当前理论距离与所述当前实际距离相减获得一当前距离偏差值。距离确定单元，用于根据所述当前距离偏差值将所述执行机构需要达到的目标运行距离更新，重新确定出所述当前目标运行距离。
结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述距离确定单元，具体用于将所述当前距离偏差值与所述目标运行距离相加来将所述目标运行距离更新，获得重新确定的所述当前目标运行距离。
结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述状态确定模块包括：判断值获得单元，用于将所述当前目标运行距离分别减去所述当前理论距离和当前减速距离，获得一状态判断值。状态确定单元，用于根据所述状态判断值确定出所述执行机构的所述当前运行状态，其中，所述当前运行状态为：加速状态、匀速状态或减速状态。
结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述速度调节模块，具体用于在所述当前运行状态为所述加速状态时，根据预设加速度和所述前一控制周期的运行速度获得所述需要达到的运动速度；在所述当前运行状态为所述减速状态时，根据预设减速度和所述前一控制周期的运行速度获得所述需要达到的运动速度；在所述当前运行状态为所述匀速状态时，将所述前一控制周期的运行速度确定为所述需要达到的运动速度。
本发明实施例的有益效果是：
处理设备首先获得执行机构根据电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得位置采集设备采集的当前实际距离。处理设备则根据当前理论距离与当前实际距离重新确定出该执行机构根据电机的运行而需要达到的当前目标运行距离。进一步的，处理设备在根据当前目标运行距离确定出执行机构的当前运行状态，以及根据当前运行状态来计算出执行机构需要达到的运动速度，从而根据需要达到的运动速度调节电机的转速，进而对应对执行机构的运动进行控制。因此，通过在运行过程中实时更新目标运行距离来重新确定出当前目标运行距离，并以此实时控制调节执行机构的运动，实现了可准确控制执行机构运动到需要运动至的目标位置，避免了机构需要来回反复震荡多次才能够调整到目标位置，提高了执行机构的运行效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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示出了本发明第一实施例提供的一种执行机构的结构框图；
图2示出了本发明第二实施例提供的一种执行机构的运行控制方法的流程图；
图3示出了本发明第三实施例提供的一种执行机构的运行控制装置的结构框图；
图4示出了本发明第三实施例提供的一种执行机构的运行控制装置中距离确定模块的结构框图；
图5示出了本发明第三实施例提供的一种执行机构的运行控制装置中状态确定模块的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。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。
第一实施例
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种执行机构10，该执行机构10包括：位置采集设备11、电机12和处理设备13。其中，处理设备13分别与位置采集设备11和电机12电连接。
位置采集设备11为常规型号的距离传感器，例如，位置采集设备11可以为激光或者红外的距离传感器。电机12则为常规型号的同步或者异步电机。位置采集设备11和电机12与处理设备13之间进行数据交互。
处理设备13为各模块的集成，即处理设备13可以包括：CANopen主站模块101和从站驱动模块102。其中，CANopen主站模块101与从站驱动模块102连接，而从站驱动模块102则分别与位置采集设备11和电机12电连接，从而CANopen主站模块101通过从站驱动模块102获得位置采集设备11和电机12输入的数据。从站驱动模块102通过分别与CANopen主站模块101和电机12的电连接，从站驱动模块102可对数据进行处理，获得处理后的结果，并根据处理后的结果去驱动并调节电机12的运行，从而实现控制执行机构10的运动。
第二实施例
请参阅图2，本发明第二实施例提供了一种执行机构的运行控制方法，该执行机构的运行控制方法应用于执行机构的处理设备。该执行机构的运行控制方法包括：步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。
步骤S100：获得所述执行机构根据所述电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得所述位置采集设备采集的当前实际距离。
在执行机构根据处理设备的控制而在相应的轨道上运动的过程中，处理设备是通过多个连续的控制周期来实现对该执行机构运动的控制。本实施例中，以处理设备执行多个控制周期中的任意一个控制周期来对该执行机构的运行控制方法进行详细阐述。其中，处理设备对该执行机构在相应的轨道上运动的控制可以为：控制该执行机构在相应的轨道上运动做加速运动、控制该执行机构在相应的轨道上运动做匀速运动、以及控制该执行机构在相应的轨道上运动做减速运动。
在处理设备更新并刚开始某一个控制周期时，此时，由于执行机构是处于运动中，故处理设备可以获得执行机构根据电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得位置采集设备采集的当前实际距离。
具体的，随着电机驱动执行机构运动，电机转子的转动是可以产生脉冲的，那么电机自身可记录自身运行所产生的该脉冲的脉冲数量。由于电机转动一周相应该执行机构也会运动一距离，若电机每转动电机一周而输出一定数量的脉冲，则根据获得的该脉冲数量则可换算出执行机构在理论上应该运动的距离。进一步的，在当前时刻，处理设备计算出当前电机产生的脉冲数量是多少，那么处理设备也相应的获得了执行机构根据电机的运行而达到的当前理论距离。由于执行机构在运动过程中，由于惯性造成的打滑等原因，故执行机构实际运动的距离与脉冲数量所对应的理论距离并不一定相同。
除此之外，也随着执行机构的运动，位置采集设备可以一定的采样速率实时的对该执行机构当前运动至的距离进行采样，从而获得在该当前时刻该执行机构的当前实际距离。针对于该处理设备来说，处理设备在当前时刻，处理设备也可相应从位置采集设备获得该当前实际距离。
需要说明的是，在处理设备的实际运算中，处理设备是以脉冲数量来进行运算。为便于本领域常规技术人员的理解，本实施例中的说明均是直接以脉冲数量所换算对应的距离值来说明。
步骤S200：根据所述当前理论距离与所述当前实际距离重新确定出所述执行机构根据所述电机的运行而需要达到的当前目标运行距离。
在处理设备中预设了一个目标运行距离，该目标运行距离用于表征该执行机构在理想状态下，即不因为惯性等原因打滑的状态下需要运行的距离。也就是说，处理设备对该执行机构一开始的运行控制是以该目标运行距离为目标来执行的。但随着执行机构因为惯性等原因打滑，若处理设备还以该目标运行距离来对执行机构的运行进行控制，则会导致执行机构无法准确的停到目标运行距离所对应的目标位置处。例如，执行机构停下的位置会超出该目标位置，或执行机构停下的位置还不及该目标位置。因此，在运行过程中的每个控制周期内，处理设备均会对该目标运行距离进行更新调整，以保证在惯性等原因打滑的影响下，执行机构还是能够准确的停止在目标位置处。
具体的，在当前的该控制周期内，处理设备可将当前理论距离与当前实际距离相减获得一当前距离偏差值，即当前距离偏差值为F-f，其中，F为当前理论距离，而f为当前实际距离。进一步的，处理设备再根据该当前距离偏差值将执行机构需要达到的目标运行距离更新，而重新确定出当前目标运行距离。
即作为一种方式，处理设备可以将当前距离偏差值与目标运行距离相加来将目标运行距离更新，从而获得重新确定的当前目标运行距离。进一步的，在处理设备中，该当前目标运行距离的运算表达式可以为：D+F-f，其中，D为目标运行距离。
步骤S300：根据所述当前目标运行距离确定出所述执行机构的当前运行状态。
本实施例中，处理设备对电机运行的驱动控制可以采用三环控制，即处理设备根据位置环→速度环→电流环来实现对电机运行的驱动控制。在获得重新确定出的当前目标运行距离后，处理设备相应的算是确定出了位置环。但在未获得电流环时，处理设备是无法直接对电机进行控制的，因此，处理设备还要根据位置环来对应计算出速度环，而计算出速度环则需要处理设备首先去获得该执行机构的当前运行状态。
进一步的，在处理设备中预先设置了一个执行机构在减速时的预设减速度，以及该处理设备中也预先设置了该执行机构在前一控制周期内计算并更新出的前一控制周期的减速距离。处理设备可根据储存的前一控制周期的运行速度和该预设减速度去获得一个本控制周期的当前减速距离，即其表达式为L＝V1*V1/2*DEC，其中，L为当前减速距离、V1为前一控制周期的运行速度、而DEC为预设减速度。
进一步的，处理设备首先判断当前减速距离是否大于或等于前一控制周期的减速距离。在判断为是时，则说明执行机构处于加速状态或匀速状态，故需要将该前一控制周期的减速距离更新为当前减速距离，即将该前一控制周期的减速距离的值更新为当前减速距离的值，以使该当前减速距离可用于下一个周期的判断中。在判断为否时，则说明执行机构处于减速状态，故为便于减速控制准确性，则不去更新该前一控制周期的减速距离，即处理设备直接将该前一控制周期的减速距离作为当前减速距离，以使下一个周期也采用距离值与前一控制周期的减速距离的值相同的该当前减速距离来执行判断。
进一步的，在更新或者未更新后，由于存在更新的可能性，则处理设备需要再次去确定该执行机构的当前运行状态。则处理设备可将减速距离与脉冲数量所对应的当前理论距离相加，即表达式为：Pusm+L，其中，Pusm为当前理论距离。
需要说明的是，Pusm表示电机的预计的脉冲数，也就是电机从启动开始到当前为止预计产生了多个脉冲数据所对应的预计运动距离。在电机的工作没有滞后的情况下，Pusm的值与F的值是相同的。
此时，处理设备则可将当前目标运行距离分别减去当前理论距离和减速距离，从而获得一状态判断值，即表达式为：M＝(D+F-f)-(Pusm+L)，其中，M为状态判断值。
处理设备对该M的正负值进行分析则可相应的确定出执行机构的当前运行状态。具体的，在M大于等于0时，则说明执行机构还未运动到减速点，即该执行机构的当前运行状态为加速状态或匀速状态。反之，执行机构以及运动超过了减速点，即该执行机构的当前运行状态已经处于了减速状态。
步骤S400：根据所述当前运行状态来计算出所述执行机构需要达到的运动速度，以根据所述需要达到的运动速度调节所述电机的转速。
在获得执行机构处于加速状态、匀速状态或减速状态后，处理设备根据对应的每个状态则可以具体计算出该执行机构在本控制周期内需要达到的运动速度。
具体的，处理设备中预设设置了执行机构在加速时所需的预设加速度。在当前运行状态为加速状态或匀速状态时，处理设备可以根据前一控制周期的运行速度，以及根据该预设加速度来计算出需要达到的运动速度。即表达式为：V2＝V1+ACC*T，其中，V2为需要达到的运动速度，ACC为预设加速度，而T则为本控制周期的时长。进一步的，处理设备中还预设有该执行机构在运行时的预设最高速度。故处理设备可判断该需要达到的运动速度是否大于预设最高速度。在判断为否时，则说明该执行机构处于加速状态，那么该需要达到的运动速度即为本控制周期的速度。处理设备在将该需要达到的运动速度转换为对应的电流信号去控制调整电机的转速，以使该执行机构相应的达到该需要达到的运动速度。在判断为是时，则说明该执行机构处于匀速状态，那么前一控制周期的运行速度即为本控制周期的速度。处理设备在将前一控制周期的运行速度转换为对应的电流信号去控制电机，以使该执行机构以该前一控制周期的运行速度的匀速运动。
本实施例中，处理设备对执行机构的控制可使得执行以阶梯方式来进行减速，以此为执行机构的减速提供缓冲时间，防止执行机构在减速时出现位置过冲现象。那么，在当前运行状态为减速状态时，处理设备需要首先确定出该执行机构处于阶梯减速的匀速状态还是减速状态。
作为一种方式，处理设备可将该当前目标运行距离减去以前一控制周期的运行速度运行一个控制周期时长所得的距离而获得一个第一比较值，此外，处理设备还可将当前理论距离加上本控制周期的当前减速距离而获得一个第二比较值。此时，则处理设备可判断第一比较值是否大于第二比较值，即其表达式为(D+F-f-V1*T)-(Pusm+V1*V1/2*DEC)。进而在处理设备判断为是时，则说明在本控制周期内执行机构是处于阶梯减速中的匀速运动，故本控制周期该执行机构的速度则为前一个控制周期的运动速度。在处理设备判断为否时，则说明在本控制周期内执行机构是处于阶梯减速中的减速运动，处理设备可以根据前一控制周期的运行速度，以及根据该预设减速度来计算出需要达到的运动速度。即表达式为：V2＝V1-DCC*T，其中，V2为需要达到的运动速度，DCC为预设减速度，而T则为本控制周期的时长。进一步的，为便于更加精确的控制执行机构的减速运动，进一步的，处理设备中还预设有该执行机构在运行时的预设最低速度。故处理设备可判断该需要达到的运动速度是否小于或等于预设最低速度。在判断为否时，则说明该执行机构还未减速到预设最低速度，那么该需要达到的运动速度即为本控制周期的速度。处理设备在将该需要达到的运动速度转换为对应的电流信号去控制调整电机的转速，以使该执行机构相应的减速达到该需要达到的运动速度。在判断为是时，则说明该执行机构已经减速到预设最低速度，故处理设备将该预设最低速度转换为对应的电流信号去控制电机，以使该执行机构在本控制周期也以该预设最低速度运动。
也作为一种方式，在本实施例中，由于执行机构按每个控制周期的运行使得该执行机构不一定能精确停止在目标位置，故需要在最后一个控制周期时，往往需要作出最后的调整。
具体的，由于处理设备并不能直接获知该本控制周期是否为最后一个控制周期。故处理设备在获得每个状态下需要达到的运动速度，处理设备首先需要确定出本控制周期是否为最后一个控制周期。
进一步的，处理设备可将该需要达到的运动速度乘以每个控制周期的时长来获得一段距离，在将该一段距离加上当前理论距离而获得一个第三比较值。此时，处理设备判断当前目标运行距离是否小于或等于该第三比较值。在判断为否时，则说明不是最后一个周期，故不需要对停止位置作出调整。在判断为是时，则说明为最后一个周期，进而需要对停止位置作出调整。即处理设备可将当前理论距离减去当前理论距离来获得调整后执行机构最终需要运行的距离。进而根据该最终需要运行的距离去控制电机，则可以让执行机构准确的停止目标位置处。
第三实施例
请参阅图3，本发明第三实施例提供了一种执行机构的运行控制装置100，该执行机构的运行控制装置100应用在执行机构的处理设备中，该执行机构的运行控制装置100包括：
距离获得模块110，用于获得所述执行机构根据所述电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得所述位置采集设备采集的当前实际距离。
距离确定模块120，用于根据所述当前理论距离与所述当前实际距离重新确定出所述执行机构根据所述电机的运行而需要达到的当前目标运行距离。
状态确定模块130，用于根据所述当前目标运行距离确定出所述执行机构的当前运行状态。
速度调节模块140，用于根据所述当前运行状态来计算出所述执行机构需要达到的运动速度，以根据所述需要达到的运动速度调节所述电机的转速。
请参阅图4，在本发明第三实施例中，距离确定模块120包括：
差值获得单元121，用于将所述当前理论距离与所述当前实际距离相减获得一当前距离偏差值。
距离确定单元122，用于根据所述当前距离偏差值将所述执行机构需要达到的目标运行距离更新，重新确定出所述当前目标运行距离。
其中，该距离确定单元122，具体用于将所述当前距离偏差值与所述目标运行距离相加来将所述目标运行距离更新，获得重新确定的所述当前目标运行距离。
请参阅图5，在本发明第三实施例中，状态确定模块130包括：
判断值获得单元131，用于将所述当前目标运行距离分别减去所述当前理论距离和当前减速距离，获得一状态判断值。
状态确定单元132，用于根据所述状态判断值确定出所述执行机构的所述当前运行状态，其中，所述当前运行状态为：加速状态、匀速状态或减速状态。
其中，该速度调节模块140，具体用于在所述当前运行状态为所述加速状态时，根据预设加速度和所述前一控制周期的运行速度获得所述需要达到的运动速度；在所述当前运行状态为所述减速状态时，根据预设减速度和所述前一控制周期的运行速度获得所述需要达到的运动速度；在所述当前运行状态为所述匀速状态时，将所述前一控制周期的运行速度确定为所述需要达到的运动速度。
需要说明的是，由于所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD－ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
综上所述，本发明例提供了一种执行机构的运行控制方法及装置，该执行机构的运行控制方法应用于执行机构的处理设备，执行机构还包括：与处理设备连接的位置采集设备和电机。方法包括：获得执行机构根据电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得位置采集设备采集的当前实际距离；根据当前理论距离与当前实际距离重新确定出执行机构根据电机的运行而需要达到的当前目标运行距离；根据当前目标运行距离确定出执行机构的当前运行状态；根据当前运行状态来计算出执行机构需要达到的运动速度，以根据需要达到的运动速度调节电机的转速。
处理设备首先获得执行机构根据电机的运行而达到的当前理论距离，以及获得位置采集设备采集的当前实际距离。处理设备则根据当前理论距离与当前实际距离重新确定出该执行机构根据电机的运行而需要达到的当前目标运行距离。进一步的，处理设备在根据当前目标运行距离确定出执行机构的当前运行状态，以及根据当前运行状态来计算出执行机构需要达到的运动速度，从而根据需要达到的运动速度调节电机的转速，进而对应对执行机构的运动进行控制。因此，通过在运行过程中实时更新目标运行距离来重新确定出当前目标运行距离，并以此实时控制调节执行机构的运动，实现了可准确控制执行机构运动到需要运动至的目标位置，避免了机构需要来回反复震荡多次才能够调整到目标位置，提高了执行机构的运行效率。
以上仅为本发明的优选例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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。
以上，仅为本发明的具体方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。