四阶轨迹规划,高精度电机运动控制必备

发布时间:2023年12月29日

最近开始接触百纳米级别的控制精度,为了达到这一精度,必须使用高阶的轨迹规划。

四阶轨迹规划的作用是把一个阶跃信号变为一个四阶连续信号。

例如一个电机,想让它从a点移动到b点,那么给出的参考信号在位置,速度,加速度和加加速度上都是连续的,只有加加加速度是非连续的。

我一开始有疑问,为什么要考虑到加加速度(jerk)和加加加速度(Djerk)呢?毕竟电机的加速度一般只和电流有关。

这是因为电机的电流也需要响应时间,而jerk对应的即是电机驱动器中的电流环带宽,也就是电流上升速度。

根据电流环带宽,电机力矩,电机最大负载,电机最大速度,以及移动距离,就可以计算出这样一个四阶连续信号。

具体怎么做呢?

在电机从a点移动到b点的过程中,需要经历加速和减速两个阶段,加速度则是先正后负,一路往下分解,到了Djerk这一层,总共可以分解出16次Djerk值发生变化,也就是16个时间节点,这16个时间节点的长度是固定比例的。

通过规定要运动的距离,就可以一路往下迭代计算出16个时间节点,具体运算还是比较复杂的,计算量也比较大。

假如要抵达规定速度,也可以只迭代8个时间节点,以此类推。

这通过这种算法,就可以让执行器完全地跟踪参考信号,而且还有个好处就是可以很方便地进行速度,加速度,加加速度的前馈补偿。

matlab仿真结果如下:

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文章来源:https://blog.csdn.net/Bes1Python/article/details/135291671
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