一种数控加工的伺服控制方法、装置、设备和存储介质与流程

本发明涉及数控加工，具体涉及一种数控加工的伺服控制方法、装置设备和存储介质。

背景技术：

1、近年来，工业机器人作为工业领域中重要的装备，以其结构紧凑、高灵活性、高效率等优点，被广泛应用于装配、搬运和精密零件加工等生产领域。为提高生产效率和产品质量，高速高精度及平稳运动成为衡量工业机器人重要性能指标。近年来机械加工朝着精细化方向不断发展，操作臂也朝着多关节以及多自由度加工方向发展。多个关节必然存在多个伺服电机，通过控制多个伺服电机动作轨迹，最后合成操作臂末端的运行轨迹。如果多台伺服电机中任何一台在运行过程中出现波动，都会导致操作臂末端运动轨迹出现误差。因此如何同步控制多台伺服电机，提高操作臂的动作精度，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明实施例一种数控加工的伺服控制方法及装置，解决现有的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种数控加工的伺服控制方法，该方法包括：

4、根据运动方程对关节进行插补，规划操作臂末端的运动轨迹；

5、根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量；

6、根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转，在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。

7、一实施例中，所述根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转，在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异包括：

8、将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速；

9、利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号；

10、将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较，得到速度补偿信号；

11、将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为pid控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。

12、一实施例中，所述将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较，得到速度补偿信号包括：

13、获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量；

14、根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值，得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益；

15、比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值，得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差；

16、根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和，得到各伺服电机的速度补偿信号。

17、一实施例中，所述伺服控制包括：

18、通过位置指令生成器将位置指令输入位置环控制器，并接收伺服电机的位置反馈；位置环控制器将速度指令输入速度环控制器，并接收伺服电机的速度反馈；速度环控制器将电流指令输入电流环控制器，并接收伺服电机的电流反馈；电流环控制器将脉宽调制信号输出输入到逆变器，所述逆变器连接到伺服电机。

19、一实施例中，所述根据运动方程对关节进行插补，规划操作臂末端的运动轨迹包括：

20、将运动方程设置为：

21、θ(t)＝a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5；

22、式中，θ(t)为关节角度；a0、a1、a2、a3、a4、a5为各次项的系数；t为时间；

23、将插补的约束条件设置为：

24、θ0＝a0；

25、

26、

27、

28、

29、

30、式中，θ0为t0时刻的关节角；θf为tf时刻的关节角；为t0时刻的关节角速度；为tf时刻的关节角速度；为t0时刻的关节角加速度；为tf时刻的关节角加速度；

31、根据运动方程和约束条件，得到各次项系数的值。

32、第二方面，本发明提供一种数控加工的伺服控制装置，该装置包括：

33、轨迹规划模块：根据运动方程对关节进行插补，规划操作臂末端的运动轨迹；

34、给定量生成模块：根据操作臂末端的运动轨迹产生个关节的给定变化量；

35、伺服控制模块：根据给定变化量同步控制各关节伺服电机的运转，在伺服电机运转过程中动态补偿各伺服电机的转动惯量差异。

36、一实施例中，所述伺服控制模块包括：

37、将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速；

38、利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号；

39、将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较，得到速度补偿信号；

40、将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为pid控制器给定信号对各个伺服电机进行伺服控制。

41、一实施例中，所述伺服控制模块中将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较，得到速度补偿信号包括：

42、获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量；

43、根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值，得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益；

44、比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值，得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差；

45、根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和，得到各伺服电机的速度补偿信号。

46、一实施例中，所述伺服控制模块中的所述伺服控制包括：

47、通过位置指令生成器将位置指令输入位置环控制器，并接收伺服电机的位置反馈；位置环控制器将速度指令输入速度环控制器，并接收伺服电机的速度反馈；速度环控制器将电流指令输入电流环控制器，并接收伺服电机的电流反馈；电流环控制器将脉宽调制信号输出输入到逆变器，所述逆变器连接到伺服电机。

48、一实施例中，所述轨迹规划模块包括：

49、将运动方程设置为：

50、θ(t)＝a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5；

51、式中，θ(t)为关节角度；a0、a1、a2、a3、a4、a5为各次项的系数；t为时间；

52、将插补的约束条件设置为：

53、θ0＝a0；

54、

55、

56、

57、

58、

59、式中，θ0为t0时刻的关节角；θf为tf时刻的关节角；为t0时刻的关节角速度；为tf时刻的关节角速度；为t0时刻的关节角加速度；为tf时刻的关节角加速度；

60、根据运动方程和约束条件，得到各次项系数的值。

61、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：

62、处理器、存储器、与网关通信的接口；

63、存储器用于存储程序和数据，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行第一方面任一项提供的一种数控加工的伺服控制方法。

64、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括程序，所述程序在被处理器执行时用于执行第一方面任一项提供的一种数控加工的伺服控制方法。

65、从上述描述可知，本发明实施例提供，通过对操作臂末端运动轨迹的规划可以保证操作臂末端按照规定的路径和轨迹运动，通过插补的形式可以保证操作臂末端运行轨迹的平滑性及连续性；通过伺服控制可以动态调整各伺服电机运动过程中产生的波动并进行补偿，实现各伺服电机的同步控制，使得操作臂能够精确动作，提高操作臂的动作精度。