申请/专利权人：上海电机学院

申请日：2021-10-22

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114019892B

主分类号：G05B19/05

分类号：G05B19/05

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.02.25#实质审查的生效;2022.02.08#公开

摘要：本发明涉及一种基于PLC的气动柔顺装置控制系统及方法，该系统包括气缸，气缸的活塞杆通过导轨与末端工具连接，系统还包括用于测量末端工具与加工面上的压紧力的压力传感器、用于测量导轨位移的位移传感器、用于测量气缸活塞杆位姿的位姿传感器以及用于控制气缸的控制阀的PLC控制器；将导轨和末端工具作为负载，末端工具作用于加工面之前，对负载进行自动称重，末端工具作用于加工面之后，PLC控制器实时采集末端工具与加工面上的实际压紧力、导轨位移和气缸活塞杆位姿，基于负载重力对气缸输出力进行补偿并精确控制末端工具与加工面上的压紧力使其保持恒定。与现有技术相比，本发明输出力控制精度高、气动柔顺装置的可靠性高。

主权项：1.一种基于PLC的气动柔顺装置控制方法，其特征在于，该方法基于气动柔顺装置控制系统，所述系统包括：具有双向输出力的气缸，所述的气缸的活塞杆通过导轨与末端工具连接，所述的末端工具作用于加工面上，该系统还包括用于测量末端工具与加工面上的压紧力的压力传感器、用于测量导轨位移的位移传感器、用于测量气缸活塞杆位姿的位姿传感器以及用于控制气缸的控制阀的PLC控制器；将导轨和末端工具作为负载，末端工具作用于加工面之前，对负载进行自动称重，末端工具作用于加工面之后，所述的PLC控制器实时采集末端工具与加工面上的实际压紧力、导轨位移和气缸活塞杆位姿，基于负载重力对气缸输出力进行补偿并精确控制末端工具与加工面上的压紧力使其保持恒定；所述方法包括：将导轨和末端工具作为负载，调整负载位置，启动气缸并逐步增加气缸输出力，直至位移传感器输出位移，同时记录当前气缸活塞杆与铅垂线的角度以及气缸输出力的大小，基于气缸输出力以及当前气缸活塞杆与铅垂线的角度计算得到负载重力大小；末端工具作用于加工面，实时采集末端工具与加工面上的实际压紧力，导轨位移和气缸活塞杆位姿，将末端工具与加工面上的设定压紧力与实际压紧力进行比较，基于负载重力对气缸输出力进行一次补偿，得到气缸输出力第一补偿给定值；基于气缸实际输出力和上一控制周期内气缸输出力给定值，采用增量式PID控制算法对气缸输出力进行二次补偿，得到气缸输出力第二补偿给定值；基于气缸输出力第二补偿给定值控制气缸工作；基于负载重力对气缸输出力进行一次补偿的具体方式包括如下步骤：S1、获取气缸活塞杆与铅垂线角度，结合负载重力大小计算负载所受重力对气缸活塞杆作用力Fp，若Fp方向为指向加工面方向，记Fp＞0，反之Fp＜0；S2、实时采集末端工具与加工面上的实际压紧力Fr，同时获取末端工具与加工面上的设定压紧力Fs；S3、若Fp＞0则执行步骤S4，否则执行步骤S5；S4、若Fr＞Fs，则Fn+1,1＝Fn-|Fp|-|Fr-Fs|2，否则Fn+1,1＝Fn-|Fp|+|Fr-Fs|2，其中，Fn为n时刻气缸输出力给定值，Fn+1,1为n+1时刻气缸输出力第一补偿给定值；S5、若Fr＞Fs，则Fn+1,1＝Fn+|Fp|-|Fr-Fs|2，否则Fn+1,1＝Fn+|Fp|+|Fr-Fs|2，其中，Fn为n时刻气缸输出力给定值，Fn+1,1为n+1时刻气缸输出力第一补偿给定值；采用增量式PID控制算法对气缸输出力进行二次补偿的具体方式为：基于增量式PID控制算法获取气缸输出力二次补偿值FΔ；计算气缸输出力第二补偿给定值：Fn+1,2＝Fn+1,1+FΔ；FΔ通过下式得到：FΔ＝KpFn-Fn-1+KiFn+KdFn-2Fn-1+Fn-2Fn＝FSn-FrnFn-1＝FSn-1-Frn-1Fn-2＝FSn-2-Frn-2其中，FSn、FSn-1、FSn-2分别表示n时刻、n-1时刻、n-2时刻末端工具与加工面上的设定压紧力，Frn、Frn-1、Frn-2分别表示n时刻、n-1时刻、n-2时刻采集末端工具与加工面上的实际压紧力，当n＝0时，Fn-1＝Fn-2＝0，Kp、Ki、Kd为PID参数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海电机学院 一种基于PLC的气动柔顺装置控制系统及方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD