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 jerk——S形曲线的简单算法

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看雪001
至圣

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楼主    2019-07-23 14:15:05
主题:jerk——S形曲线的简单算法 精华帖 

         S形曲线也称为“逻辑斯谛”(音译)曲线,实际上逻辑斯谛曲线的应用非常广泛,只是在运动控制中我们习惯把它叫做“S曲线”,也叫S加减速曲线。

        下面一个动画,一个用了S加减速,一个用斜坡加减速,效果对比:

用了S加减速的啤酒杯,在运动过程中,啤酒没有被溢出,而斜坡曲线的啤酒会被溢出。(据说,德国人非常珍惜每一滴啤酒!这广告做的!)

    上面的例子是速度控制的效果,其实做定位控制内侧环还是速度控制,要想准确定位,先要规划好曲线,高速定位控制,如果使用斜坡减速,可能要二级、甚至三级减速再停止,而S形减速是无级的平滑减速。

     http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1562232&b_id=18&s_id=115&num=15&myreply=1#anch

早先我还不知道在变频器哪个参数里设置S形加减速曲线,傻傻用PLC做了S形曲线函数输出,硬生生地把逻辑斯谛方程写在PLC里了!后来看到帮助文档,有这么个类似的设置哟:

 原理很简单呀!就是对加速度进行微分控制

 

 

         

大道至简,知易行难
芳季
至圣

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1楼    2019-07-23 14:29:03
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

我以为加速过程加速度是一条水平线。

愁容骑士
侠圣

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2楼    2019-07-23 14:35:57
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

你这个只是速度S曲线,加速度S曲线都出来了。


RENHQ
至圣

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3楼    2019-07-23 14:55:17
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

给速度加上微分计算,原来的斜坡曲线就变成S曲线了么?


Q群:https://jq.qq.com/?k=9BDuEgf6
我心依旧555
奇侠

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4楼    2019-07-23 15:13:19
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

 还有种叫法铃型加减速

一切皆有可能
看雪001
至圣

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5楼    2019-07-23 15:32:33
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

如果加速度是一条水平线,那么速度就是一条斜线,就是ramp;

如果加速度是一条斜线(ramp),那么,速度就是一条二次曲线;

最后那张图已经说明了这个意思

大道至简,知易行难
holdkcsxyz
至圣

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6楼    2019-07-23 15:59:28
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

这个不错,问下奇侠实践中做出过类似图片的效果吗?

我家牛
奇侠

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7楼    2019-07-23 17:44:54
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

加加速度,加加加速度

学习ing!学习!
holdkcsxyz
至圣

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8楼    2019-07-24 10:17:20
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

  再回下,楼主的S1214PLC通过Profinet控制邦飞利变频器做的很不错。对于加减速渐变结合陷波滤波器的较简易的开环控制应用场景很多比如起重机的简易防摇摆/单摆模型/双摆模型/以及柔性物料运输(如图)等这些在工况较简单时效果还是不错的(这些我也有类似的应用案例图片/视频及数据积累,制造时间确定的速度惯性(这个类简易离散指数惯性斜坡功能块很成熟可控,而且对离散类指数的微分还是类指数渐变)给定也可以达到差不多的效果)。

  对于复杂点的加减速控制主要体现在1:除了渐变性外兼顾时效性(时间短而且时间精准(精准很关键));2:多轴耦合的闭环路径除了最终位置要准确还要考虑位置的动态实时随动误差小;3:柔性材料的位置/速度/流量/张力等变量控制往往不太好规划,有时规划赶不上反馈变化(因此要想办法做柔性材料的数据实时动态选频滤波来让柔性的材料达到刚体类似的调节特性),也常用规划量+PID微调量结合(类比前馈+反馈结合)。

kdrjl
至圣

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9楼    2019-07-24 14:11:05
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

看着图形化的运动状态,我在想,如果把下面的那个啤酒杯的加减速波形,设置成三角波而不是梯形波,再比较效果,又会是怎样的呢?

我是你的朋友
kdrjl
至圣

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10楼    2019-07-24 14:13:00
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

我很高兴,楼主能学会使用变频器自身携带的传动控制工艺的功能,而不是全部由PLC去完成传动控制工艺。嘻嘻

我是你的朋友
holdkcsxyz
至圣

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11楼    2019-07-24 15:14:01
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

    K版,我觉得可能还是自己在控制器侧写比较灵活点,对西门子的驱动方面不熟不太清楚驱动器关于S加减速的设置。

    1:早前我问过日系的伺服品牌1,技术支持人员说这个S曲线的整定仅针对一个确定的最高速度(我也就没有在驱动器侧做过多想法,或许是我对驱动器品牌1不精的缘故);2:我采用日系控制器品牌2内置组态的S曲线功能没能实现我想要的类似图片中的动态效果(或许是我对控制器品牌2的也不精的缘故),然后自己造个轮子反而还可以(伺服/步进都能用)。

kdrjl
至圣

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12楼    2019-07-24 15:39:29
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

嘻嘻,好。我是想说:


第一,这里是传动论坛,当然要以侧重传动控制功能的使用交流为主了。毋庸置疑。西门子传动控制产品,有别于其他品牌最大的特点,就是控制系统的开放性,只要你熟悉它的系统结构和开放的功能,怎么选怎么用是你自己的个性化设置。随便用;


第二,自动化与驱动控制系统,其控制工艺的满足,方案不是唯一的。用自动化产品能完成的,用驱动器的控制单元如果有提供,也是能完成的。而工程需求只要能满足,用谁去完成这个任务,不重要。


第三,如果玩自动化的产品工程师,也熟练的玩驱动里的功能,这不是很值得学习和欣赏的嘛。

我是你的朋友
lf184452
侠圣

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13楼    2019-07-24 15:48:36
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

S曲线简单点理解就是给加速度做加速度,T型加减速中加减速值是固定值,S加减速中,加减速值本身还有一个加速度去控制它。

palou
侠客

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14楼    2019-07-24 16:16:51
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

这是哪个系统上用的,机床吗

看雪001
至圣

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15楼    2019-07-24 17:11:00
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

Velocity,速度,是位移的变化率,即位移对时间的一阶导数;(velocity是矢量,有方向,speed是标量,用于铭牌)

Acceleration,加速度,是对速度时间的一阶导数,等于位移对时间的二阶导数;

Jerk,急动度,是加速度的变化率,即位移对时间的三阶导数。

大道至简,知易行难
芳季
至圣

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16楼    2019-07-25 08:24:30
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

我想提个问:

两点之间移动。不需要考虑中间过程,只需要努力用最短时间完成移动,其次移动过程中啤酒液面倾斜的程度尽量降低。这样的移动要怎样去规划v a j ?

史德利古尔
奇侠

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17楼    2019-07-25 08:33:50
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

可以用三角函数做加减速,这样无论多少次求导都是三角函数,不会跃变。

吾生也有涯,而知也无涯。
NPOVEC
侠圣

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18楼    2019-07-25 09:15:26
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

为什么能保持啤酒不撒,这是什么原理?

看雪001
至圣

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19楼    2019-07-25 09:28:54
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

不改变急动度j的幅值(这个值可以看作啤酒的晃动幅度,所以让人觉得生动形象),尽量减小j为0的时间,也就是让加速度的幅值最大,加速度的幅值是会受到最大输出电流的限制的。


大道至简,知易行难
看雪001
至圣

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20楼    2019-07-25 09:35:02
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法


把a当做v看,v是梯形波,a就是方波,那么,你试试画出j的波形,看看j的幅值能到多少?

大道至简,知易行难
芳季
至圣

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21楼    2019-07-25 10:48:27
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

接楼上

J的值是8条垂直x轴的棒棒。没有宽度,无限大值。是不是?

芳季
至圣

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22楼    2019-07-25 15:41:40
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

对于19楼来说,我觉得前半程a应该等于1,后半程a应该等于-1 。

此时虽然j会成为瞬间的正负无穷。理论归理论。

嫂子别这样!
游侠

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23楼    2019-07-25 16:34:12
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

有些驱动器是设S斜波时间有些设加加速度值,我刚接触运动控制时也是很困惑。遇到好多专注于过程、逻辑控制的工程师压根就不知道什么叫加加速度。后来我找到附件中的资料解开心中之谜,现在我把这个分享给大家,希望大家对运动控制有所了解。

加加速度的力学计算和物理意义.pdf


goldage
游侠

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24楼    2019-07-25 22:17:01
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

纠偏机驱动用这个曲线好

liucs_2009
奇侠

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25楼    2019-07-28 08:34:52
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

啤酒杯的例子真是既形象又生动

工控生活、精彩人生
yming
至圣

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26楼    2019-07-28 11:01:19
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

在驱动里,是有这个S曲线的功能。但并不完善。

当遇到正在加速段;未达到给定之前,改变方向时,有的就没有仔细考虑好,直接反向。本来也应该处理好,“圆滑”过渡的。

这时,只能通过PLC解决了。

学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
Zane
至圣

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27楼    2019-07-28 21:56:00
精华帖  主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法


现在的驱动里是有这个选项设置的,是圆弧过渡还是直接反向


Zane 注册自动化系统工程师 Always save before download
kdrjl
至圣

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29楼    2019-07-29 15:14:21
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

西门子的传动产品,函数发生器的功能还是很多的,其实能看懂它,对你在PLC里的编程思路也是有很好的借鉴和参考价值的。多看多用西门子的传动功能,是一种学习和充实呢。

我是你的朋友
老烦了!
游民

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35楼    2019-08-05 16:45:37
主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

贴个图,炫耀下



伊默
至圣

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38楼    2019-08-06 17:09:21
精华帖  主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法





第一张是用加加速度做的, 第二张是用自然指数做的。  相对来讲,自然指数的更简单,不过中间断的加速度更大,头尾端的过渡更圆滑。

I can do it
伊默
至圣

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42楼    2019-08-07 13:33:54
精华帖  主题:回复:jerk——S形曲线的简单算法

呀... ... 一下给封了两个精,受宠若惊! 我都不好意思了,把程序分享上来了,入门的朋友可以看一下,博途V15.1归档的。 在软件里恢复就可以看了。 另外,我把加加速的指数方式同时做在一张Trace里,看得更明显了。

另外,针对楼上有一位朋友说的,一定要在中断里做? 为什么呢?  这个完全看你的工艺要求啊! 对于一般的速度控制,做在OB1里足够了。  我这个例子就是在OB1里调用,循环时间在6~18ms之间波动,针对速度控制的场合足够使用(对于我的项目要求哈), 如果大家工艺有什么特殊需求那另当别论。

Test.rar



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