龍門(mén)架行走機構通常應用于工業(yè)機器人，例如焊接機器人、激光切割機器人等，龍門(mén)架行走機構包括兩條平行的縱梁以及跨設在兩條縱梁上的行走橫梁，行走橫梁的兩端分別設有構造相同的**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構，**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構能夠驅動(dòng)行走橫梁在兩條縱梁上行走，工業(yè)機器人安裝在行走橫梁上，跟隨行走橫梁行走。

雖然**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構采用相同的傳動(dòng)裝置和控制方法，但往往因為機械加工制造誤差及**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構之間的動(dòng)態(tài)耦合導致載荷波動(dòng)，極易造成驅動(dòng)系統失衡，引發(fā)**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構不同步現象，影響加工精度。

**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構的同步控制(下稱(chēng)雙驅同步控制)，不僅要保證單軸(驅動(dòng)機構通常為電機，通過(guò)電機輸出軸輸出動(dòng)力)的準確控制，使單軸具備較快的跟隨響應性和較好的抗干擾性，又要實(shí)現雙軸之間的同步配合，其所需要的高精度和高穩定性也相應對雙驅系統的同步性能及其控制技術(shù)提出了更高的要求。由于雙驅同步控制技術(shù)還未完全形成系統的理論作為研究依據，因此對于雙驅同步控制的同步性能的研究有意義重大。

在雙驅同步控制系統中，同步是指**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構的運動(dòng)速度保持一致。傳統的雙驅同步控制主要采用機械總軸同步的方式，即采用一臺大功率主電機驅動(dòng)機械主軸，通過(guò)同步帶、齒輪等傳動(dòng)機構將主電機的運動(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)比等機械參數的波動(dòng)會(huì )引起雙軸傳動(dòng)比、轉速的變化，產(chǎn)生由機械間隙帶來(lái)的不確定性誤差，導致同步控制精度不高，這些缺陷限制了機械同步方式的進(jìn)一步應用。

經(jīng)過(guò)國內外學(xué)者對同步控制的長(cháng)期研究及伺服控制技術(shù)的不斷發(fā)展，人們逐漸發(fā)現電氣同步控制方式不僅不會(huì )受到數控裝備使用空間的限制，由機械間隙帶來(lái)的不確定性誤差也更小，相對于傳統的機械同步方式有著(zhù)得天獨厚的優(yōu)勢，能夠實(shí)現精度更高，同步性更好的控制。目前的雙驅同步控制策略主要分為三種結構方式：并行控制、主從控制和交叉耦合控制。

并行控制系統的架構如圖1所示，它是一種相對簡(jiǎn)單的雙驅同步控制系統，采用結構和參數完全相同的兩套平行伺服驅動(dòng)軸。兩軸之間沒(méi)有任何交互和影響，屬于同步開(kāi)環(huán)控制系統，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(chǎng)合。

主從控制系統的架構如圖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)行相應的跟隨及調整來(lái)保持一定的同步性，但是也會(huì )因為伺服系統的延時(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)行相應的跟隨及調整，兩軸之間會(huì )產(chǎn)生同步誤差，在應用上有一定的局限性。

交叉耦合控制系統的架構如圖3所示，它是將各軸輸入的位置差和速度差作為反饋信號，系統再進(jìn)行相應的誤差補償，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。

以上雙驅同步控制策略均為傳統理念，機械化思維，重復糾錯造成硬件資源浪費，高速同步效果不理想。對于智能機器時(shí)代已不太適用，需要一種更好的學(xué)習性同步策略才能適應智能裝備產(chǎn)業(yè)升級。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于龍門(mén)架行走機構的雙驅智能同步方法，能夠控制雙驅高速高精度同步。

為解決上述技術(shù)問(wèn)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(mén)架行走機構的雙驅智能同步方法，所述龍門(mén)架行走機構包括兩條平行的縱梁以及跨設在兩條縱梁上的行走橫梁，所述行走橫梁的兩端分別設有構造相同的**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構，所述**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構能夠驅動(dòng)行走橫梁在兩條縱梁上行走，其特征在于，所述雙驅智能同步方法包括：

S1：同時(shí)控制**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構以預設速度驅動(dòng)行走橫梁行走預定行程，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定值，如果否，則進(jìn)行步驟S3。

S3：根據第二次的位置偏差計算位置偏差曲線(xiàn)。

S4：判斷位置偏差曲線(xiàn)的條數是否達到3條，如果是，則進(jìn)行步驟S5，如果否，則以預定速度增量增大所述預設速度，并重復進(jìn)行一輪步驟S1至S3。

S5：根據3條位置偏差曲線(xiàn)計算平均位置偏差曲線(xiàn)，計算公式為：

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

F(X)＝V×(ΔF/ΔV)

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

S6：控制**驅動(dòng)機構驅動(dòng)行走橫梁行走預定時(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：重復進(jìn)行兩輪步驟S6，根據三輪測量到的追蹤超差計算**驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)，計算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r1＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v1)＝M×V×F(X)/r1

其中，t1為**輪的預設時(shí)間，t2為第二輪的預設時(shí)間，t3為第三輪的預設時(shí)間，r1為**驅動(dòng)機構的追蹤衰減震蕩率，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，f(v1)為**驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)。

S8：控制第二驅動(dòng)機構驅動(dòng)行走橫梁行走預設時(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：重復進(jìn)行兩輪步驟S8，根據三輪測量到的追蹤超差計算第二驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)，計算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r2＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v2)＝M×V×F(X)/r2

其中，r2為第二驅動(dòng)機構的追蹤衰減震蕩率，f(v2)為第二驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)。

其中，對于不同速度，兩個(gè)驅動(dòng)機構的衰減震蕩曲線(xiàn)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，以此計算出追蹤衰減震蕩率。

S10：根據**驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)和第二驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)計算平均速度變化曲線(xiàn)，計算公式為：

f(v)＝{f(v1)+f(v2)}/2。

S11：根據平均速度變化曲線(xiàn)計算**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構的同步動(dòng)態(tài)速度曲線(xiàn)，計算公式為：

F(v)＝μf(v)

其中，F(v)為同步動(dòng)態(tài)速度曲線(xiàn)，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定值為止。

區別于現有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)模擬人的認路過(guò)程，利用辨識記憶，實(shí)現高速高精度雙驅同步控制，摒棄了重復閉環(huán)、追蹤、交叉耦合等復雜過(guò)程，使控制更為簡(jiǎn)便。

附圖說(shuō)明

圖1是并行控制系統的架構圖；

圖2是主從控制系統的架構圖。

圖3是交叉耦合控制系統的架構圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于龍門(mén)架行走機構的雙驅智能同步方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(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(méi)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)明保護的范圍。

參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例中，龍門(mén)架行走機構包括兩條平行的縱梁以及跨設在兩條縱梁上的行走橫梁，行走橫梁的兩端分別設有構造相同的**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構，**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構能夠驅動(dòng)行走橫梁在兩條縱梁上行走，本實(shí)施例的雙驅智能同步方法包括以下步驟：

S1：同時(shí)控制**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構以預設速度驅動(dòng)行走橫梁行走預定行程，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定值，如果否，則進(jìn)行步驟S3；

S3：根據第二次的位置偏差計算位置偏差曲線(xiàn)；

S4：判斷位置偏差曲線(xiàn)的條數是否達到3條，如果是，則進(jìn)行步驟S5，如果否，則以預定速度增量增大所述預設速度，并重復進(jìn)行一輪步驟S1至S3；

S5：根據3條位置偏差曲線(xiàn)計算平均位置偏差曲線(xiàn)，計算公式為：

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

F(X)＝V×(ΔF/ΔV)

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

S6：控制**驅動(dòng)機構驅動(dòng)行走橫梁行走預定時(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：重復進(jìn)行兩輪步驟S6，根據三輪測量到的追蹤超差計算**驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)，計算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r1＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v1)＝M×V×F(X)/r1

其中，t1為**輪的預設時(shí)間，t2為第二輪的預設時(shí)間，t3為第三輪的預設時(shí)間，r1為**驅動(dòng)機構的追蹤衰減震蕩率，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，f(v1)為**驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)。

同步系數M的單位是1/S，由機械結構慣性決定，由實(shí)驗獲得。

S8：控制第二驅動(dòng)機構驅動(dòng)行走橫梁行走預設時(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：重復進(jìn)行兩輪步驟S8，根據三輪測量到的追蹤超差計算第二驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)，計算公式為：

Δt＝(t3-t2+t2-t1)/2

r2＝(l3-l2+l2-l1)/Δt

f(v2)＝M×V×F(X)/r2

其中，r2為第二驅動(dòng)機構的追蹤衰減震蕩率，f(v2)為第二驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)；

S10：根據**驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)和第二驅動(dòng)機構的速度變化曲線(xiàn)計算平均速度變化曲線(xiàn)，計算公式為：

f(v)＝{f(v1)+f(v2)}/2

S11：根據平均速度變化曲線(xiàn)計算**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構的同步動(dòng)態(tài)速度曲線(xiàn)，計算公式為：

F(v)＝μf(v)

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

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

通過(guò)同步動(dòng)態(tài)速度曲線(xiàn)F(v)來(lái)控制**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構的運動(dòng)速度，可以將**驅動(dòng)機構和第二驅動(dòng)機構的運動(dòng)精度逼近，實(shí)現盲走場(chǎng)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定值為止。

通過(guò)上述方式，本發(fā)明實(shí)施例的用于龍門(mén)架行走機構的雙驅智能同步方法先控制雙驅同步行走，實(shí)測位置偏差，實(shí)現認路過(guò)程；再控制雙驅各自為主進(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(xiàn)，實(shí)現熟悉和記憶過(guò)程；**得到同步動(dòng)態(tài)速度曲線(xiàn)可以實(shí)現盲走場(chǎng)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(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護范圍內。