申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2023-07-13

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN116909210B

主分类号：G05B19/408

分类号：G05B19/408

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.11.07#实质审查的生效;2023.10.20#公开

摘要：基于频率选择的精密运动平台运动轨迹规划系统及方法，属于精密运动平台技术领域。轨迹生成器输出参考S曲线；参考S曲线经柔性系统获得系统输出，柔性系统的共振频率以及系统输出的残余振荡信息共同提供给轨迹生成器以修正参考S曲线。方法如下：确定参考S曲线的阶次；设计含参S型运动轨迹并获得轨迹含参零点；确定S型运动轨迹的参数；判定参数是否合理；判定残余振荡是否满足要求，确定运动轨迹设计标准。本发明解决了传统精密运动平台运动轨迹规划参数设计仅着眼于运动轨迹的几何光顺忽略了被控对象的柔性特性的问题，且不需要添加额外的减震装置，减少了整体重量，降低了经济成本。

主权项：1.一种基于频率选择的精密运动平台运动轨迹规划系统的规划方法，所述方法是通过轨迹规划系统实现的，所述轨迹规划系统包括轨迹生成器CR、柔性系统P以及系统输出Y；所述轨迹生成器CR的输出为参考S曲线；所述参考S曲线的运动轨迹包括位置δ、速度V、加速度A、加加速度J、加速度二阶导S、加速度三阶导C以及鲁棒调节参数β；参考S曲线经所述柔性系统P获得系统输出Y，且柔性系统P的共振频率fn以及系统输出Y的残余振荡的信息共同提供给轨迹生成器CR，以修正参考S曲线；其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1：选择nf个要被抑制的被控的柔性系统P的共振频率fn及其对应的鲁棒调节系数β，{nf∈Z|nf＜4}，{β∈Z|β＜5-nf}，Z表示正整数，进而确定参考S曲线的阶次为nf+β+1；S2：按照S1中选择的参考S曲线的阶次，基于参数设计含参S型运动轨迹，并获得轨迹含参零点；S3：确定S型运动轨迹的参数；S4：按照轨迹生成条件判定S型运动轨迹的参数是否合理，如合理，则生成S型运动轨迹；如不合理，重复S1-S3至合理；S5：按照系统需求判定残余振荡是否满足要求，若满足要求，则通过系统输出Y的残余振荡的信息修正共振频率fn及其对应的鲁棒调节系数β；若不满足要求，则提取系统输出Y的残余振荡信息进行FFT分析，并选取频率分量最大的三个频率点修正共振频率fn，而后重复S1-S4直至残余振荡抑制满足系统需求，确定运动轨迹设计标准；当鲁棒调节参数β为1时：当系统抑制的共振频率fn为单一频率点时，采用三阶S曲线作为参考运动轨迹，加速度是由加加速度积分计算而得出，速度是由加速度积分计算而得出，位置是由速度积分计算而得出；加加速度是一系列的连续脉冲，加加速度最大幅值为Jmax，加加速度最小幅值为-Jmax；由于系统振动极点为：si＝±j2πfi，j表示虚数单位；因此，基于零极点配置原理，欲使残余振荡最小则轨迹零点与系统振动极点相对应：所以 式2中：α1为正整数，α1＝1；当系统抑制的共振频率fn为两个频率点且f1＜f2时，采用四阶S曲线作为参考运动轨迹；加加速度是由加速度二阶导积分计算而得出，加速度是由加加速度积分计算而得出，速度是由加速度积分计算而得出，位置是由速度积分计算而得出；加速度二阶导是一系列的连续脉冲，加速度二阶导最大幅值为Smax，加速度二阶导最小幅值为-Smax，积分后得到的加加速度最大幅值为Jmax，加加速度最小幅值为-Jmax；加加速度最大幅值Jmax和加速度最大幅值Smax的计算方式为： 式3中：α1和α2均为正整数，α1＝1，α2＝1，约束条件JmaxSmax≤AmaxJmax的情况下，生成四阶S曲线；当系统抑制的共振频率fn为三个频率点且f1＜f2＜f3时，采用五阶S曲线作为参考运动轨迹；加速度二阶导是由加速度三阶导积分计算而得出，加加速度是由加速度二阶导积分计算而得出，加速度是由加加速度积分计算而得出，速度是由加速度积分计算而得出，位置是由速度积分计算而得出；加速度三阶导是一系列的连续脉冲，加速度三阶导最大幅值为Cmax，加速度三阶导最小幅值为-Cmax，积分后得到的加速度二阶导最大幅值为Smax，加速度二阶导最小幅值-Smax，继续积分后得到的加加速度最大幅值为Jmax，加加速度最小幅值为-Jmax；加加速度最大幅值Jmax、加速度二阶导最大幅值Smax以及加速度三阶导最大幅值的计算方式为： 式4中：α1、α2和α3均为正整数，α1＝1，α2＝1，α3＝1，约束条件SmaxCmax≤JmaxSmax≤AmaxJmax的情况下，生成五阶S曲线；当鲁棒调节参数β为2时：当系统抑制的共振频率fn为单一频率点时，采用四阶S曲线作为参考运动轨迹，加加速度最大幅值为Jmax，加加速度最小幅值为-Jmax，加速度二阶导是一系列的连续脉冲，加速度二阶导最大幅值为Smax，加速度二阶导最小幅值为-Smax；加加速度最大幅值Jmax和加速度二阶导最大幅值Smax的计算方式为： 式3中：α1和α2均为正整数，α1＝1，α2＝1，约束条件JmaxSmax≤AmaxJmax的情况下，生成四阶S曲线；当系统中有两个需要同时抑制的频率点且f1＜f2时，采用五阶S曲线作为参考运动轨迹，加速度三阶导是一系列的连续脉冲，加速度三阶导最大幅值为Cmax，加速度三阶导最小幅值为-Cmax，积分后得到的加速度二阶导最大幅值为Smax，加速度二阶导最小幅值-Smax，继续积分后得到的加加速度最大幅值为Jmax，加加速度最小幅值为-Jmax；加加速度最大幅值Jmax、加速度二阶导最大幅值Smax以及加速度三阶导最大幅值Cmax的计算方式为： 式4中：α1、α2和α3均为正整数，α1＝1，α2＝1，α3＝1，约束条件SmaxCmax≤JmaxSmax≤AmaxJmax的情况下，生成五阶S曲线；当鲁棒调节参数β为3时：当系统抑制的共振频率fn为单一频率点时，采用5阶S曲线作为参考运动轨迹，加速度三阶导是一系列的连续脉冲，加速度三阶导最大幅值为Cmax，加速度三阶导最小幅值为-Cmax，积分后得到的加速度二阶导最大幅值为Smax，加速度二阶导最小幅值-Smax，继续积分后得到的加加速度最大幅值为Jmax，加加速度最小幅值为-Jmax；加加速度最大幅值Jmax、加速度二阶导最大幅值Smax以及加速度三阶导最大幅值Cmax的计算方式为： 式4中：α1、α2和α3均为正整数，α1＝1，α2＝1，α3＝1，约束条件SmaxCmax≤JmaxSmax≤AmaxJmax的情况下，生成五阶S曲线。

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