本项目方法发明类发明技术交底书

1、方法发明类发明技术交底书第一部分：内容要点一、发明名称本发明的名称:一种运动系留装置的捕获控制方法二、背景技术对于需要系留的目标进行捕获是运动系留装置的一个重要功能。目前，公 知的数控机床机械手抓取刀具的过程，可以认为是一种“捕获”动作。这种技术采用的方案是，目标上设置接近触发开关，运动部件以直线或者 阶梯速度向目标运动，当接收到接近触发信号，则停止运动，“捕获”完成。现有技术主要缺陷是，只适应运动质量小、耐冲击，捕获目标固定不动，且 对于完成这个过程所需要的时间要求不高的情况。三、发明内容本发明的目的：克服现有技术的缺陷，解决大质量（1T）系留装置对于 浮动目标的快速捕获，并使其有较小的冲击

2、速度。本发明的方案本发明的技术方案是一个时序过程，控制器过程时序为：（1）获得目标物（ZSJ）的位置；（2）获得系留装置当前位置；（3）按设置的控制律（本发明的 控制方法）驱动运动系留装置（RSD）；（4）判断RSD是否到达ZSJ：若未到达， 继续执行（2）；若到达则结束。原理方框图见附图1。本发明的关键点本发明的技术关键点在于采用如下速度控制驱动模型（方法）：Drv= a*exp（-0.0328*s1/S）+b*cos（pi*S1/（2*S）式中S:为捕获起始点与动系留装置 皿，。）与目标（ZSJ）之间的距离；S1:为当前时间点已经走过的距离，起始值为0，最大值为S。a,b:为系统所能提供的

3、最大速度驱动的匹配常数；pi:圆周率常数。本发明的效果本发明的有益效果是，完成对于浮动目标的捕获，此捕获过程时间短、接触 冲击的速度小。本发明的实例采用本发明的一个实例是，运动系留装置（系留器RSD）质量为1T，要被 捕获的浮动目标（2，）质量为约10T。它们可接受的冲击力有着严格的要求， 否则会造成非常严重的后果。采用本发明的成果（控制方法），实现了在RSD与ZSJ （主探杆）距离为 60cm情况下，在0.92 Sec内完成捕获整个过程，而RSD与ZSJ的接触冲击速度 不超过0.02m/Sec。过程平稳、时间短，很好地满足了工程要求。第二部分：要点解释和实例一一、发明名称1、本发明的名称:一

4、种运动系留装置的捕获控制方法此处的“运动系留装置”中的“运动”表明与现有的静止系留装置，如气球 的系留装置等，此处的系留装置（系留器RSD）要以一定的速度快速靠近目标（ZSJ）。二、背景技术2、背景技术的出处从运动和受冲击力的特征来看，已有的工程中是有运动部件对于固定目标进 行抓取的。这种情况不需要复杂的控制方法，因为对于接触速度和过程所需要的 时间要求比较宽松。对于需要系留的目标进行捕获是运动系留装置的一个重要功能。目前，公知 的数控机床机械手抓取刀具的过程，可以认为是一种“捕获”动作。3、背景技术的方案这种技术采用的方案是，目标上设置接近触发开关，运动部件以直线或者 阶梯速度向目标运动，当

5、接收到接近触发信号，则停止运动，“捕获”完成。4、背景技术的缺陷现有技术主要缺陷是，只适应运动质量小、耐冲击，捕获目标固定不动，且对 于完成这个过程所需要的时间要求不高。对于浮动目标的捕获，一旦要求此捕获 过程时间短、接触冲击的速度小则无能为力。满足捕获过程时间短则满足不了接 触冲击小，满足接触冲击小就满足不了捕获过程时间短的要求。三、发明内容5、本发明的目的：克服现有技术的缺陷，解决大质量（1T）系留装置对于 浮动目标的快速捕获，并使其有较小的冲击速度。从而解决此特定条件下捕 获过程的实时性和平稳性问题。6、本发明的方案如图1是本发明应用的情况之一。其中“主探杆”是被捕获对象的标志性 位置，

6、与和它相连接的装置一起称作2，它们一起浮在其下边的平台上，而此 平台又会产生较大的摆动。若冲击太大，可能会将其撞断，最主要的是，若把 与其相连接的装置撞坏将会造成非常严重的后果。图中的“系留器”（RSD）也 是受冲击容易导致破坏的设备。控制设备采用本发明的控制方法通过驱动RSD 运动对ZSJ进行捕获。当ZSJ进入RSD的捕获范围，捕获过程就可开始。本发明技术方案对应的原理，如图2所示。液压马达驱动RSD （也可以是 其它驱动方式），“指令”表示ZSJ的位置，“位置”表示RSD当前的位置。捕获 开始时，RSD与ZSJ的位置不相同，捕获结束的标志性事件是RSD与ZSJ的 位置相同。捕获的过程以RS

7、D与ZSJ的距离作为控制器的输入。本发明的技术方案也是一个时序过程，控制器过程时序为：（1）获得目标 物（ZSJ）的位置；（2）获得系留装置当前位置；（3）按设置的控制律驱动运动 系留装置（RSD）; （4）判断RSD是否到达ZSJ:若未到达，继续执行（2）;若 到达则捕获结束。考虑设备安全，驱动的速度函数V（t）要保持接触时（行走到L位置）的值为零 （V=0,T为捕获的运动所需要的时间长度），且在整个过程中一阶导数是连续的。 为了减少对于RSD驱动功率的需求，还要求在满足其他条件的同时还要一阶导 数的最大值最小。为了使捕获所需要的时间最短，还需要V(t)在捕获过程的 积分值最大。如上所述的是

8、对于驱动速度曲线的理论需求，可以简化为，V(t)近似满足如 下条件的范函问题。max di V(t)/dti=min (t E (0,T),V(t) =0)(1)f T0 V(t)dt=max(2)式子(2)表明其不仅光滑，而且作为决定所需时间的速度，虽然其最大值 不大，但其全过程值的累计接近最大，也就保证所需的捕获时间接近最短，如图 3中的V(t)所示。这是一条任意阶导数都连续的超越函数，理论上具有最优的平 稳性能。考虑到控制器得到的反馈信息是ZSJ和RSD的位置信息，对它们计算得到 二者之间的距离(S),可以求得式(1)和(2)决定的范函的工程解如下。V (si) = a*exp(-0.0

9、328*s1/S)+b*cos(pi*S1/(2*S)(3)式中S：为捕获起始点与运动系留装置 皿，。)与目标(ZSJ)之间的距离；S1：为当前时间点已经走过的距离，起始值为0，最大值为S。a,b:为系统所能提供的最大速度驱动的匹配常数；pi:圆周率常数，取3.1415926即可。式(3)所表示的控制方法，函数不仅满足上述的要求，还可以通过调整匹配 常数，实现各种模式之间的切换，具有简单易行的特点。此速度曲线已在多个系 统中得到良好的应用效果。7、本发明的关键点本发明的技术关键点在于采用如下速度控制驱动模型（方法）：Drv= a*exp（-0.0328*s1/S）+b*cos（pi*S1/（2

10、*S）式中S：为捕获起始点与动系留装置 皿，。）与目标（ZSJ）之间的距离；S1：为当前时间点已经走过的距离，起始值为0，最大值为S。a,b:为系统所能提供的最大速度驱动的匹配常数；pi:圆周率常数，取3.1415926即可。8、本发明的效果本发明的有益效果是，完成对于浮动目标的捕获，此捕获过程时间短、接触 冲击的速度小。对于运动系留装置（系留器RSD）质量为1T，要被捕获的浮动目标0，） 质量为约10T，在RSD与ZSJ （主探杆）距离为60cm情况下，在0.92 Sec内完 成捕获过程，而RSD与ZSJ的接触冲击速度不超过0.02m/Sec，实现快速、平稳 的捕获。9、本发明的实例采用本发

11、明的一个实例是，运动系留装置（系留器RSD）质量为1T，要被 捕获的浮动目标（2，）质量为约10T。它们可接受的冲击力有着严格的要求， 否则会造成非常严重的后果。由于本实例中，需要由其他工作模式切换过来，所以匹配参数取a=2.5,b=3.5。采用本发明的成果（控制方法），实现了在RSD与ZSJ （主探杆）距离为 60cm情况下，在0.92 Sec内完成捕获过程，而RSD与ZSJ的接触冲击速度不超过0.02m/Sec。过程平稳、时间短，很好地满足了工程要求。四、附图10、附图图1捕获的一种现场环境图2控制原理框图图3驱动速度曲线图4驱动的加速度曲线11、附图说明图1捕获的一种现场环境，为本发明的控制方法应用实例之一。其中“主 探杆”是被捕获对象的标志性位置，与和它相连接的装置一起称作2，它们一 起浮在其下边的平台，而此平台又会产生较大的摆动。“系留器”就是本发明中 的“运动系留装置”（RSD），它通过运动实现对ZSJ的捕获。图2控制原理框图，图中伺服阀为电-液转换元件，将电信号转换成液压能， 液