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龍門架行走機(jī)構(gòu)通常應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人，例如焊接機(jī)器人、激光切割機(jī)器人等，龍門架行走機(jī)構(gòu)包括兩條平行的縱梁以及跨設(shè)在兩條縱梁上的行走橫梁，行走橫梁的兩端分別設(shè)有構(gòu)造相同的**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)動(dòng)行走橫梁在兩條縱梁上行走，工業(yè)機(jī)器人安裝在行走橫梁上，跟隨行走橫梁行走。

雖然**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用相同的傳動(dòng)裝置和控制方法，但往往因?yàn)闄C(jī)械加工制造誤差及**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的動(dòng)態(tài)耦合導(dǎo)致載荷波動(dòng)，極易造成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)失衡，引發(fā)**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不同步現(xiàn)象，影響加工精度。

**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步控制(下稱雙驅(qū)同步控制)，不僅要保證單軸(驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通常為電機(jī)，通過電機(jī)輸出軸輸出動(dòng)力)的準(zhǔn)確控制，使單軸具備較快的跟隨響應(yīng)性和較好的抗干擾性，又要實(shí)現(xiàn)雙軸之間的同步配合，其所需要的高精度和高穩(wěn)定性也相應(yīng)對(duì)雙驅(qū)系統(tǒng)的同步性能及其控制技術(shù)提出了更高的要求。由于雙驅(qū)同步控制技術(shù)還未完全形成系統(tǒng)的理論作為研究依據(jù)，因此對(duì)于雙驅(qū)同步控制的同步性能的研究有意義重大。

在雙驅(qū)同步控制系統(tǒng)中，同步是指**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度保持一致。傳統(tǒng)的雙驅(qū)同步控制主要采用機(jī)械總軸同步的方式，即采用一臺(tái)大功率主電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械主軸，通過同步帶、齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將主電機(jī)的運(yùn)動(dòng)分別傳遞給兩個(gè)同步軸，這種同步方式一般占用較大空間，并且齒輪傳動(dòng)比等機(jī)械參數(shù)的波動(dòng)會(huì)引起雙軸傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)速的變化，產(chǎn)生由機(jī)械間隙帶來的不確定性誤差，導(dǎo)致同步控制精度不高，這些缺陷限制了機(jī)械同步方式的進(jìn)一步應(yīng)用。

經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者對(duì)同步控制的長期研究及伺服控制技術(shù)的不斷發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)電氣同步控制方式不僅不會(huì)受到數(shù)控裝備使用空間的限制，由機(jī)械間隙帶來的不確定性誤差也更小，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械同步方式有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)精度更高，同步性更好的控制。目前的雙驅(qū)同步控制策略主要分為三種結(jié)構(gòu)方式：并行控制、主從控制和交叉耦合控制。

并行控制系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示，它是一種相對(duì)簡單的雙驅(qū)同步控制系統(tǒng)，采用結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同的兩套平行伺服驅(qū)動(dòng)軸。兩軸之間沒有任何交互和影響，屬于同步開環(huán)控制系統(tǒng)，存在一定的累積誤差和同步誤差，一般只適用于精度要求不高的場合。

主從控制系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示，它采用主動(dòng)軸帶動(dòng)從動(dòng)軸的形式，即主動(dòng)軸的輸出作為從動(dòng)軸的輸入，在這種控制方式下當(dāng)主動(dòng)軸受到擾動(dòng)和影響時(shí)，可以反映到從動(dòng)軸上，從動(dòng)軸會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的跟隨及調(diào)整來保持一定的同步性，但是也會(huì)因?yàn)樗欧到y(tǒng)的延時(shí)形成軸的跟蹤誤差。反之，從動(dòng)軸受到擾動(dòng)和影響時(shí)反映不到主動(dòng)軸上，主動(dòng)軸不能進(jìn)行相應(yīng)的跟隨及調(diào)整，兩軸之間會(huì)產(chǎn)生同步誤差，在應(yīng)用上有一定的局限性。

交叉耦合控制系統(tǒng)的架構(gòu)如圖3所示，它是將各軸輸入的位置差和速度差作為反饋信號(hào)，系統(tǒng)再進(jìn)行相應(yīng)的誤差補(bǔ)償，避免了主從控制方式下從軸輸入延遲、擾動(dòng)不能反饋到主軸上的缺點(diǎn)，同步性能更好。

以上雙驅(qū)同步控制策略均為傳統(tǒng)理念，機(jī)械化思維，重復(fù)糾錯(cuò)造成硬件資源浪費(fèi)，高速同步效果不理想。對(duì)于智能機(jī)器時(shí)代已不太適用，需要一種更好的學(xué)習(xí)性同步策略才能適應(yīng)智能裝備產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于龍門架行走機(jī)構(gòu)的雙驅(qū)智能同步方法，能夠控制雙驅(qū)高速高精度同步。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種用于龍門架行走機(jī)構(gòu)的雙驅(qū)智能同步方法，所述龍門架行走機(jī)構(gòu)包括兩條平行的縱梁以及跨設(shè)在兩條縱梁上的行走橫梁，所述行走橫梁的兩端分別設(shè)有構(gòu)造相同的**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)動(dòng)行走橫梁在兩條縱梁上行走，其特征在于，所述雙驅(qū)智能同步方法包括：

S1：同時(shí)控制**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以預(yù)設(shè)速度驅(qū)動(dòng)行走橫梁行走預(yù)定行程，實(shí)時(shí)測量行走橫梁兩端實(shí)際行程的位置偏差。

S2：重復(fù)步驟S1，判斷**次的位置偏差與第二次的位置偏差之間的差值是否大于設(shè)定值，如果否，則進(jìn)行步驟S3。

S3：根據(jù)第二次的位置偏差計(jì)算位置偏差曲線。

S4：判斷位置偏差曲線的條數(shù)是否達(dá)到3條，如果是，則進(jìn)行步驟S5，如果否，則以預(yù)定速度增量增大所述預(yù)設(shè)速度，并重復(fù)進(jìn)行一輪步驟S1至S3。

S5：根據(jù)3條位置偏差曲線計(jì)算平均位置偏差曲線，計(jì)算公式為：

ΔF＝{[F(x3)-F(x2)]/ΔV+[F(x2)-F(x1)]/ΔV}/2

F(X)＝V×(ΔF/ΔV)

其中，ΔV為所述預(yù)定速度增量，F(xiàn)(x1)為**輪測量位置偏差后得到的位置偏差曲線，F(xiàn)(x2)為第二輪測量位置偏差后得到的位置偏差曲線，F(xiàn)(x3)為第三輪測量位置偏差后得到的位置偏差曲線，F(xiàn)(X)為平均位置偏差曲線，V為指令速度，其大于第三輪測量位置偏差時(shí)的預(yù)設(shè)速度。

S6：控制**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走橫梁行走預(yù)定時(shí)間，實(shí)時(shí)測量行走橫梁兩端實(shí)際行程的追蹤超差。

S7：重復(fù)進(jìn)行兩輪步驟S6，根據(jù)三輪測量到的追蹤超差計(jì)算**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線，計(jì)算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r1＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v1)＝M×V×F(X)/r1

其中，t1為**輪的預(yù)設(shè)時(shí)間，t2為第二輪的預(yù)設(shè)時(shí)間，t3為第三輪的預(yù)設(shè)時(shí)間，r1為**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的追蹤衰減震蕩率，l1為**輪的追蹤超差，l2為第二輪的追蹤超差，l3為第三輪的追蹤超差，M為同步系數(shù)，f(v1)為**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線。

S8：控制第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走橫梁行走預(yù)設(shè)時(shí)間，實(shí)時(shí)測量行走橫梁兩端實(shí)際行程的追蹤超差。

S9：重復(fù)進(jìn)行兩輪步驟S8，根據(jù)三輪測量到的追蹤超差計(jì)算第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線，計(jì)算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r2＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v2)＝M×V×F(X)/r2

其中，r2為第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的追蹤衰減震蕩率，f(v2)為第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線。

其中，對(duì)于不同速度，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的衰減震蕩曲線是不一樣的。因此，需進(jìn)行三次主從控制行走采樣，每次的行走速度遞增，以此計(jì)算出追蹤衰減震蕩率。

S10：根據(jù)**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線計(jì)算平均速度變化曲線，計(jì)算公式為：

f(v)＝{f(v1)+f(v2)}/2。

S11：根據(jù)平均速度變化曲線計(jì)算**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步動(dòng)態(tài)速度曲線，計(jì)算公式為：

F(v)＝μf(v)

其中，F(xiàn)(v)為同步動(dòng)態(tài)速度曲線，μ為同步精度差比。

優(yōu)選的，所述步驟S2還包括：如果是，則進(jìn)行步驟S12；

S12：重復(fù)步驟S1，直至**次的位置偏差與第二次的位置偏差之間的差值小于設(shè)定值為止。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是：通過模擬人的認(rèn)路過程，利用辨識(shí)記憶，實(shí)現(xiàn)高速高精度雙驅(qū)同步控制，摒棄了重復(fù)閉環(huán)、追蹤、交叉耦合等復(fù)雜過程，使控制更為簡便。

附圖說明

圖1是并行控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖2是主從控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖。

圖3是交叉耦合控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于龍門架行走機(jī)構(gòu)的雙驅(qū)智能同步方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例中，龍門架行走機(jī)構(gòu)包括兩條平行的縱梁以及跨設(shè)在兩條縱梁上的行走橫梁，行走橫梁的兩端分別設(shè)有構(gòu)造相同的**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)動(dòng)行走橫梁在兩條縱梁上行走，本實(shí)施例的雙驅(qū)智能同步方法包括以下步驟：

S1：同時(shí)控制**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以預(yù)設(shè)速度驅(qū)動(dòng)行走橫梁行走預(yù)定行程，實(shí)時(shí)測量行走橫梁兩端實(shí)際行程的位置偏差；

S2：重復(fù)步驟S1，判斷**次的位置偏差與第二次的位置偏差之間的差值是否大于設(shè)定值，如果否，則進(jìn)行步驟S3；

S3：根據(jù)第二次的位置偏差計(jì)算位置偏差曲線；

S4：判斷位置偏差曲線的條數(shù)是否達(dá)到3條，如果是，則進(jìn)行步驟S5，如果否，則以預(yù)定速度增量增大所述預(yù)設(shè)速度，并重復(fù)進(jìn)行一輪步驟S1至S3；

S5：根據(jù)3條位置偏差曲線計(jì)算平均位置偏差曲線，計(jì)算公式為：

ΔF＝{[F(x3)-F(x2)]/ΔV+[F(x2)-F(x1)]/ΔV}/2

F(X)＝V×(ΔF/ΔV)

其中，ΔV為所述預(yù)定速度增量，F(xiàn)(x1)為**輪測量位置偏差后得到的位置偏差曲線，F(xiàn)(x2)為第二輪測量位置偏差后得到的位置偏差曲線，F(xiàn)(x3)為第三輪測量位置偏差后得到的位置偏差曲線，F(xiàn)(X)為平均位置偏差曲線，V為指令速度，其大于第三輪測量位置偏差時(shí)的預(yù)設(shè)速度；

S6：控制**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走橫梁行走預(yù)定時(shí)間，實(shí)時(shí)測量行走橫梁兩端實(shí)際行程的追蹤超差；

S7：重復(fù)進(jìn)行兩輪步驟S6，根據(jù)三輪測量到的追蹤超差計(jì)算**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線，計(jì)算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r1＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v1)＝M×V×F(X)/r1

其中，t1為**輪的預(yù)設(shè)時(shí)間，t2為第二輪的預(yù)設(shè)時(shí)間，t3為第三輪的預(yù)設(shè)時(shí)間，r1為**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的追蹤衰減震蕩率，l1為**輪的追蹤超差，l2為第二輪的追蹤超差，l3為第三輪的追蹤超差，M為同步系數(shù)，f(v1)為**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線。

同步系數(shù)M的單位是1/S，由機(jī)械結(jié)構(gòu)慣性決定，由實(shí)驗(yàn)獲得。

S8：控制第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走橫梁行走預(yù)設(shè)時(shí)間，實(shí)時(shí)測量行走橫梁兩端實(shí)際行程的追蹤超差；

S9：重復(fù)進(jìn)行兩輪步驟S8，根據(jù)三輪測量到的追蹤超差計(jì)算第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線，計(jì)算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r2＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v2)＝M×V×F(X)/r2

其中，r2為第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的追蹤衰減震蕩率，f(v2)為第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線；

S10：根據(jù)**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度變化曲線計(jì)算平均速度變化曲線，計(jì)算公式為：

f(v)＝{f(v1)+f(v2)}/2

S11：根據(jù)平均速度變化曲線計(jì)算**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步動(dòng)態(tài)速度曲線，計(jì)算公式為：

F(v)＝μf(v)

其中，F(xiàn)(v)為同步動(dòng)態(tài)速度曲線，μ為同步精度差比。

同步精度差比μ是線性比例系數(shù)，決定動(dòng)態(tài)速度變化曲線整體偏移情況，由實(shí)測同步精度中間值決定，實(shí)驗(yàn)獲得。

通過同步動(dòng)態(tài)速度曲線F(v)來控制**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度，可以將**驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度逼近，實(shí)現(xiàn)盲走場景。

在本實(shí)施例中，步驟S2還包括：如果是，則進(jìn)行步驟S12；

S12：重復(fù)步驟S1，直至**次的位置偏差與第二次的位置偏差之間的差值小于設(shè)定值為止。

通過上述方式，本發(fā)明實(shí)施例的用于龍門架行走機(jī)構(gòu)的雙驅(qū)智能同步方法先控制雙驅(qū)同步行走，實(shí)測位置偏差，實(shí)現(xiàn)認(rèn)路過程；再控制雙驅(qū)各自為主進(jìn)行追蹤行走，實(shí)測追蹤衰減震蕩和各自的速度變化曲線，實(shí)現(xiàn)熟悉和記憶過程；**得到同步動(dòng)態(tài)速度曲線可以實(shí)現(xiàn)盲走場景，做到高速高精度同步。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。