軌跡生成裝置以及控制方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及生成使電力或扭矩的峰值減小并且使控制對象以所希望時間到達規定位置的速度軌跡的軌跡生成裝置機器控制方法。軌跡生成裝置具有：輸入接受部(100)，接受指定驅動時間；以及軌跡部(200)，基于包括上升部分、平坦部分和下降部分且利用最小值原理而求出的計算軌跡生成輸入軌跡。

Track generation device and control method

The present invention relates to a method for generating a trajectory control device that reduces the peak value of an electric power or torque and enables a control object to reach a predetermined position at a desired time. Trace generation device has an input receiving section (100), accept the specified drive time; and (200), including the Ministry of track, and rising part of the flat part and the part down the minimum principle for the calculation of trajectory generation based on the input trajectory.

【技術實現步驟摘要】
軌跡生成裝置以及控制方法
本專利技術涉及生成用于向控制裝置輸入的速度軌跡的軌跡生成裝置等。
技術介紹
在對機械及設備等的動作進行的控制中，在慣性大且需要以高速驅動的情況下，需要高速的驅動和大的扭矩，因此需要很大的電力。另外，在所需的電力瞬間變大的情況下即電力達到峰值的情況下，存在能夠從電源設備輸出的瞬間電力不足的可能性。因此，為了彌補瞬間電力不足，考慮增大電源設備，但是為此需要大規模地變更電源設備，因此難于實現。因此，當前使用慣性輪(flywheel)等將電力作為能量暫時儲存，通過對其再利用，來消除瞬間的電力不足，但是，即使這樣也存在不足的情況，此時，通過降低節拍來應對。另外，關于扭矩，在移動大物體時扭矩不足，因此需要通過大的馬達驅動大物體，或者使大物體低速動作，由此來進行應對。此外，在專利文獻1中公開了減小電力的方法。另外，在專利文獻2中公開了使梯形曲線的速度軌跡最佳化的方法。專利文獻1：日本特表2014-517673號公報(2014年7月17日公表)專利文獻2：日本特開2012-173900號公報(2012年9月10日公開)但是，在所述專利文獻1記載的技術中，一邊變更到達時刻一邊計算電力的平方和最小的情況，來減小電力，而不能夠指定到達時刻。因此，不能夠適用于在用戶所希望的時間使控制對象到達規定位置的裝置。另外，在所述專利文獻2記載的技術中，僅使速度軌跡即梯形曲線最佳化，其目的不在于減小電力，因此不一定能夠得到最佳的電力。另外，不論那個文獻都記載與總電力相關的內容，沒有考慮消除峰值(peakcut)。
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述問題而提出的，其目的在于實現如下的軌跡生成裝置等，該軌跡生成裝置，生成用于以能夠減小扭矩或電力的峰值且使控制對象在所希望的時間到達規定位置的方式控制裝置的速度軌跡。為了解決上述問題，本專利技術的軌跡生成裝置為用于生成在裝置的控制中使用的輸入軌跡的軌跡生成裝置，具有：輸入接受部，從用戶接受指定驅動時間，該指定驅動時間是控制對象移動至規定位置為止的時間；軌跡計算部，對計算軌跡進行計算，所述計算軌跡包括上升部分、平坦部分和下降部分，并且所述計算軌跡是利用最小值原理以使控制所述控制對象所需的總扭矩或總電力變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式求出的軌跡，在所述計算軌跡中，在經過了所述輸入接受部所接受的所述指定驅動時間時速度變為零；以及軌跡生成部，基于所述軌跡計算部所計算的計算軌跡，作為所述輸入軌跡生成表示控制對象的時間與速度之間的關系的速度軌跡。根據所述的結構，由于利用根據最小值原理(principleofleastaction)求出的計算軌跡，所以能夠消減消耗電力或減小總扭矩，并且能夠使對象物體以用戶指定的指定驅動時間移動至規定位置。即，能夠一邊消減消耗電力或減少總扭矩一邊使對象物體在目標時刻移動至目標位置。另外，由于包括平坦部分，所以即使在存在速度制約的情況下也能夠應對，并且即使在指定驅動時間變更的情況下，通過延長或縮短平坦部分，能夠在不進行復雜的再計算的情況下進行應對，能夠降低處理量。所述輸入接受部可以從用戶接受評價函數的輸入，所述軌跡計算部，可以利用所述評價函數以使控制所述控制對象所需的總電力或總扭矩變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式，計算所述計算軌跡。根據所述的結構，由于能夠利用接受的評價函數計算計算軌跡，所以只要評價函數是使總消耗電力變為最小的函數，就能夠計算使消耗電力的峰值下降的計算軌跡，只要評價函數是使總扭矩變為最小的函數，就能夠計算使扭矩的峰值下降的計算軌跡。另外，只要評價函數是將使總消耗電力變為最小的函數與使總扭矩變為最小的函數以權重比相加的函數，就能夠計算使電力和扭矩兩者的峰值都下降的計算軌跡。所述軌跡生成部，可以通過以具有從向下凸變為向上凸的拐點的方式生成所述軌跡計算部所計算的所述計算軌跡的所述上升部分，生成所述輸入軌跡。通常，在移動開始時，由于靜止摩擦的影響，實際的摩擦力比由模型推定的摩擦力高。因此，在為僅根據最小值原理計算的軌跡的情況下，在移動開始時產生大的扭矩峰值。根據所述結構，通過使上升部分變緩，能夠降低移動開始時的速度，能夠抑制移動開始時的扭矩的峰值。所述軌跡生成部可以縮短所述指定驅動時間，并且計算縮短后的時間的移動平均，生成具有所述拐點的所述輸入軌跡。根據所述結構，通過計算移動平均這樣的簡單處理，能夠生成具有包括從向下凸變為向上凸的拐點的上升部分的輸入軌跡。所述軌跡生成部，可以通過將所述軌跡計算部所計算的所述計算軌跡的上升部分及下降部分與4次以上的高次曲線的上升部分及下降部分分別以規定的比率相加，來生成所述輸入軌跡。在為通過4次以上的高次曲線而形成的軌跡的情況下，通常，能夠進行控制使扭矩難以產生振動。因此，根據所述的結構，由于生成向計算軌跡的上升部分及下降部分中疊加4次以上的高次曲線的上升部分及下降部分而得到的輸入軌跡，所以能夠抑制扭矩的峰值并且抑制裝置的振動。所述輸入接受部可以從用戶接受所述比率的輸入。根據所述結構，能夠使用戶設定向計算軌跡的上升部分及下降部分疊加4次以上的高次曲線的上升部分及下降部分的比率。由此，能夠通過用戶指定是重視對指定扭矩的峰值進行抑制，還是重視對裝置的振動進行抑制。所述軌跡生成部，可以對生成的速度軌跡進行微分，生成表示控制對象的時間與加速度之間的關系的加速度軌跡，和/或對生成的速度軌跡進行積分，生成表示控制對象的時間與位置之間的關系的位置軌跡。根據所述的結構，能夠利用加速度軌跡或位置軌跡控制裝置。為了解決上述問題，本專利技術的軌跡生成裝置的控制方法，是生成在裝置的控制中使用的輸入軌跡的軌跡生成裝置的控制方法，包括：輸入接受步驟，從用戶接受指定驅動時間，該指定驅動時間是控制對象移動至規定位置為止的時間；軌跡計算步驟，對計算軌跡進行計算，所述計算軌跡包括上升部分、平坦部分和下降部分，并且所述計算軌跡是利用最小值原理以使控制所述控制對象所需的總扭矩或總電力變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式求出的軌跡，在所述計算軌跡中，在經過了所述輸入接受步驟所接受的所述指定驅動時間時速度變為零；以及軌跡生成步驟，基于所述軌跡計算步驟所計算的計算軌跡，作為所述輸入軌跡生成表示控制對象的時間與速度之間的關系的速度軌跡。根據所述結構發揮上述的效果。本專利技術的軌跡生成裝置可以通過計算機實現，此時，通過使計算機作為上述軌跡生成裝置所具有的各部(軟件要素)進行動作來使計算機實現上述軌跡生成裝置的軌跡生成裝置的控制程序，以及存儲該控制程序的計算機可讀的存儲介質也包括在本專利技術的范疇內。根據本專利技術，由于使用根據最小值原理求出的計算軌跡，所以能夠發揮如下的效果，即，能夠減小消耗電力的峰值或總扭矩的峰值，并且能夠使對象物體以用戶所指定的指定驅動時間移動至規定位置。即，能夠發揮一邊減小消耗電力的峰值或總扭矩的峰值一邊使對象物體在目標時刻移動至目標位置的效果。另外，發揮如下效果，即，由于包含平坦部分，所以即使在存在速度制約的情況下也能夠應對，并且即使在指定驅動時間變更的情況下，通過延長或縮短平坦部分，能夠在不進行復雜的再計算的情況下進行應對，能夠降低處理量。附圖說明圖1是表示本專利技術的控制裝置的主要部分的結構的框圖。圖2是表示包含上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生成在裝置的控制中使用的輸入軌跡的軌跡生成裝置，其特征在于，具有：輸入接受部，從用戶接受指定驅動時間，該指定驅動時間是控制對象移動至規定位置為止的時間；軌跡計算部，對計算軌跡進行計算，所述計算軌跡是包括上升部分、平坦部分和下降部分，并且利用最小值原理以使控制所述控制對象所需的總扭矩或總電力變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式求出的軌跡，在所述計算軌跡中，經過了所述輸入接受部所接受的所述指定驅動時間時速度變為零；以及軌跡生成部，基于所述軌跡計算部所計算的計算軌跡，作為所述輸入軌跡生成表示控制對象的時間與速度之間的關系的速度軌跡。

【技術特征摘要】
2015.12.01 JP 2015-2350821.一種生成在裝置的控制中使用的輸入軌跡的軌跡生成裝置，其特征在于，具有：輸入接受部，從用戶接受指定驅動時間，該指定驅動時間是控制對象移動至規定位置為止的時間；軌跡計算部，對計算軌跡進行計算，所述計算軌跡是包括上升部分、平坦部分和下降部分，并且利用最小值原理以使控制所述控制對象所需的總扭矩或總電力變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式求出的軌跡，在所述計算軌跡中，經過了所述輸入接受部所接受的所述指定驅動時間時速度變為零；以及軌跡生成部，基于所述軌跡計算部所計算的計算軌跡，作為所述輸入軌跡生成表示控制對象的時間與速度之間的關系的速度軌跡。2.根據權利要求1所述的軌跡生成裝置，其特征在于，所述輸入接受部從用戶接受評價函數的輸入，所述軌跡計算部，利用所述評價函數以使控制所述控制對象所需的總電力或總扭矩變為最小的方式或者以使總電力和總扭矩都減小的方式，計算所述計算軌跡。3.根據權利要求1或2所述的軌跡生成裝置，其特征在于，所述軌跡生成部，通過以具有從向下凸變為向上凸的拐點的方式生成所述軌跡計算部所計算的所述計算軌跡的所述上升部分，生成所述輸入軌跡。4.根據權利要求3所述的軌跡生成裝置，其特征在于，所述軌跡生成部縮短所述指定驅動時間，并且計算縮短后的時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：古賀達也，
申請(專利權)人：歐姆龍株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP