本發明涉及控制領域，特別涉及一種穿梭車速度規劃控制方法、裝置及穿梭車。

背景技術：

在現代自動化物流倉庫中，直線式往復型軌道穿梭車(Shuttle小車)需要以很高速度(最高速度可以達到4米每秒)運動并準確定位，主要采用伺服放大器進行驅動，配合碼尺傳感器進行定位。

目前，穿梭車采用固定加速度和減速度的速度曲線方式，如圖1所示，其中將整個位移分為三個階段，其中在第一階段以給定的加速度進行加速直到最大速度，在第二階段以勻速進行運動，在第三階段以給定的加速度進行減速，直到速度減到設定的結束速度。

在上述速度曲線中，當速度變化從加速階段進入勻速，或從勻速階段進入減速階段時，由于加速度的變化，如圖2所示，速度會相應發生突變，由于現有伺服放大器具有內部速度PID控制，造成實時速度劇烈波動，定位不準確。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種穿梭車速度規劃控制方法、裝置及穿梭車，通過對穿梭車行進過程中的加減速過程進行控制，從而在保證行進速度的同時，有效減小速度跳變，提高整體效率。

根據本發明的一個方面，提供一種穿梭車速度規劃控制方法，包括：

控制穿梭車從指定位移的起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動，其中先進行加速度隨時間增加的第一加速運動，再進行加速度隨時間減小的第二加速運動；

控制穿梭車進行勻速運動；

控制穿梭車進行減速運動，其中先進行加速度隨時間減少的第一減速運動，再進行加速度隨時間增加的第二減速運動，并以指定末速度V_e到達指定位移的終點。

在一個實施例中，穿梭車進行第一加速運動和第二加速運動所需的時間相同；

穿梭車進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間相同。

在一個實施例中，穿梭車進行第一加速運動或第二加速運動所需的時間T₁和進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間T₂滿足：

所述時間T₁和時間T₂的平方差與穿梭車的所述末速度V_e減去初始速度V_s的差值呈正比。

在一個實施例中，判斷穿梭車的指定位移是否大于預定門限，其中所述預定門限由所述初始速度V_s和末速度V_e確定；

若穿梭車的指定位移大于預定門限，則執行控制穿梭車從指定位移起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動的步驟；

若穿梭車的指定位移不大于預定門限，則穿梭車以預定速度通過指定位移。

在一個實施例中，在所述末速度V_e不小于初始速度V_s時，所述預定門限由所述末速度V_e與初始速度V_s之和、以及所述末速度V_e與初始速度V_s之差確定。

在一個實施例中，所述時間T₂的取值范圍為V_max為穿梭車的最高速度，J為加速度參數；

設穿梭車通過所述指定位移僅進行所述加速運動和減速運動，通過對穿梭車的位移函數進行二分法來確定所述時間T₂和T₁。

在一個實施例中，在所述末速度V_e小于初始速度V_s時，所述預定門限由所述末速度V_e與初始速度V_s之和、以及所述初始速度V_s與末速度V_e之差確定。

在一個實施例中，所述時間T₂的取值范圍為V_max為穿梭車的最高速度，J為加速度參數；

設穿梭車通過所述指定位移僅進行所述加速運動和減速運動，通過對穿梭車的位移函數進行二分法來確定所述時間T₂和T₁。

在一個實施例中，利用所述時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行所述加速運動的升速過程位移；

利用所述時間T₂和末速度V_e確定穿梭車進行所述減速運動的降速過程位移；

將所述指定位移減去所述升速過程位移和所述降速過程位移的差值作為穿梭車進行所述勻速運動的勻速過程位移。

在一個實施例中，利用所述勻速過程位移、所述時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行所述勻速運動所需的時間T₃。

在一個實施例中，利用所述初始速度V_s、加速度參數J、時間T₁、T₂和T₃確定穿梭車在各時刻的運行速度。

根據本發明的另一方面，提供一種穿梭車速度規劃控制裝置，包括第一運動控制模塊、第二運動控制模塊和第三運動控制模塊，其中：

第一運動控制模塊，用于控制穿梭車從指定位移的起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動，其中先進行加速度隨時間增加的第一加速運動，再進行加速度隨時間減小的第二加速運動；

第二運動控制模塊，用于控制穿梭車進行勻速運動；

第三運動控制模塊，用于控制穿梭車進行減速運動，其中先進行加速度隨時間減少的第一減速運動，再進行加速度隨時間增加的第二減速運動，并以指定末速度V_e到達指定位移的終點。

在一個實施例中，穿梭車進行第一加速運動和第二加速運動所需的時間相同；

穿梭車進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間相同。

在一個實施例中，穿梭車進行第一加速運動或第二加速運動所需的時間T₁和進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間T₂滿足：

所述時間T₁和時間T₂的平方差與穿梭車的所述末速度V_e減去初始速度V_s的差值呈正比。

在一個實施例中，上述裝置還包括速度規劃模塊和第四運動控制模塊，其中：

速度規劃模塊，用于判斷穿梭車的指定位移是否大于預定門限，其中所述預定門限由所述初始速度V_s和末速度V_e確定；若穿梭車的指定位移大于預定門限，則指示第一運動控制模塊執行控制穿梭車從指定位移起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動的操作；

第四運動控制模塊，用于速度規劃模塊的判斷結果，若穿梭車的指定位移不大于預定門限，則穿梭車以預定速度通過指定位移。

在一個實施例中，在所述末速度V_e不小于初始速度V_s時，所述預定門限由所述末速度V_e與初始速度V_s之和、以及所述末速度V_e與初始速度V_s之差確定。

在一個實施例中，速度規劃模塊具體確定所述時間T₂的取值范圍為V_max為穿梭車的最高速度，J為加速度參數；設穿梭車通過所述指定位移僅進行所述加速運動和減速運動，通過對穿梭車的位移函數進行二分法來確定所述時間T₂和T₁。

在一個實施例中，在所述末速度V_e小于初始速度V_s時，所述預定門限由所述末速度V_e與初始速度V_s之和、以及所述初始速度V_s與末速度V_e之差確定。

在一個實施例中，速度規劃模塊具體確定所述時間T₂的取值范圍為V_max為穿梭車的最高速度，J為加速度參數；設穿梭車通過所述指定位移僅進行所述加速運動和減速運動，通過對穿梭車的位移函數進行二分法來確定所述時間T₂和T₁。

在一個實施例中，速度規劃模塊還用于利用所述時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行所述加速運動的升速過程位移；利用所述時間T₂和末速度V_e確定穿梭車進行所述減速運動的降速過程位移；將所述指定位移減去所述升速過程位移和所述降速過程位移的差值作為穿梭車進行所述勻速運動的勻速過程位移。

在一個實施例中，速度規劃模塊還用于利用所述勻速過程位移、所述時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行所述勻速運動所需的時間T₃。

在一個實施例中，速度規劃模塊還用于利用所述初始速度V_s、加速度參數J、時間T₁、T₂和T₃確定穿梭車在各時刻的運行速度。

根據本發明的另一方面，提供一種穿梭車速度規劃控制裝置，包括存儲器和處理器，其中：

存儲器，用于存儲指令；

處理器，耦合到所述存儲器，所述處理器被配置為基于所述存儲器存儲的指令執行實現上述任一實施例涉及的方法。

根據本發明的另一方面，提供一種穿梭車，包括上述任一實施例涉及的穿梭車速度規劃控制裝置。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術中穿梭車速度曲線示意圖。

圖2為現有技術中穿梭車加速度曲線示意圖。

圖3為本發明穿梭車速度規劃控制方法一個實施例的示意圖。

圖4為本發明穿梭車速度規劃控制方法另一實施例的示意圖。

圖5為本發明穿梭車速度曲線示意圖。

圖6為本發明穿梭車加速度曲線示意圖。

圖7為本發明穿梭車速度規劃控制裝置一個實施例的示意圖。

圖8為本發明穿梭車速度規劃控制裝置另一實施例的示意圖。

圖9為本發明穿梭車速度規劃控制裝置又一實施例的示意圖。

圖10為本發明穿梭車一個實施例的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。

同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

圖3為本發明穿梭車速度規劃控制方法一個實施例的示意圖。其中：

步驟301，控制穿梭車從指定位移的起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動，其中先進行加速度隨時間增加的第一加速運動，再進行加速度隨時間減小的第二加速運動。

可選地，穿梭車進行第一加速運動和第二加速運動所需的時間相同。

步驟302，控制穿梭車進行勻速運動。

步驟303，控制穿梭車進行減速運動，其中先進行加速度隨時間減少的第一減速運動，再進行加速度隨時間增加的第二減速運動，并以指定末速度V_e到達指定位移的終點。

可選地，穿梭車進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間相同。

可選地，穿梭車進行第一加速運動或第二加速運動所需的時間T₁和進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間T₂滿足：

時間T₁和時間T₂的平方差與穿梭車的末速度V_e減去初始速度V_s的差值呈正比。例如，T₁²-T₂²＝(V_e-V_s)/J，其中J為穿梭車的加速度參數。

基于本發明上述實施例提供的穿梭車速度規劃控制方法，通過對穿梭車行進過程中的加減速過程進行控制，從而在保證行進速度的同時，有效減小速度跳變，提高整體效率。

圖4為本發明穿梭車速度規劃控制方法另一實施例的示意圖。其中：

步驟401，判斷穿梭車的指定位移是否大于預定門限，其中預定門限由初始速度V_s和末速度V_e確定。

若穿梭車的指定位移大于預定門限，則執行步驟403；若穿梭車的指定位移不大于預定門限，則執行步驟402。

其中，由于初始速度V_s和末速度V_e之間的大小關系不同，因此相應的預定門限也會不同。

例如，在末速度V_e不小于初始速度V_s時，預定門限由末速度V_e與初始速度V_s之和、以及末速度V_e與初始速度V_s之差確定。而在末速度V_e小于初始速度V_s時，預定門限由末速度V_e與初始速度V_s之和、以及初始速度V_s與末速度V_e之差確定。

步驟402，穿梭車以預定速度通過指定位移。之后不再執行本實施例的其它步驟。

步驟403，控制穿梭車從指定位移的起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動，其中先進行加速度隨時間增加的第一加速運動，再進行加速度隨時間減小的第二加速運動。

步驟404，控制穿梭車進行勻速運動。

步驟405，控制穿梭車進行減速運動，其中先進行加速度隨時間減少的第一減速運動，再進行加速度隨時間增加的第二減速運動，并以指定末速度V_e到達指定位移的終點。

若指定位移不滿足預定門限要求，則表明該指定位移過短，在這種情況下就無需進行上述速度規定，僅需控制穿梭車以預定速度勻速通過該指定位置即可。

下面通過具體示例對本發明進行說明。

如圖5所示，將指定位移S劃分為三個階段，其中在第一階段(升速過程位移S_up)中，穿梭車從指定位移的起點以指定初始速度V_s開始，在時間T₁內先進行加速度隨時間增加的第一加速運動，再在時間T₁內進行加速度隨時間減小的第二加速運動；接下來在第二階段(勻速過程位移S_ev)，在時間T₃內進行勻速運動；然后在第三階段(降速過程位移S_down)，在時間T₂內進行加速度隨時間減少的第一減速運動，再在時間T₂內進行加速度隨時間增加的第二減速運動，并以指定末速度V_e到達指定位移的終點。

設參數J為加速度的變化率，其為一恒定值。則相應的加速度公式如下：

加速度示意圖如圖6所示。相應的速度公式如下：

對應的位移公式如下：

由于初始速度V_s、末速度V_e、指定位移S和加速度的變化率J均為已知，由此如果能夠求出T₁，T₂和T₃，則位移曲線也就迎刃而解了。

當t＝2T₁+2T₂+T₃時，由公式(2)可得：

若勻速過程位移S_ev≥0，則穿梭車的最高速度V_max即為勻速時的速度，由公式(2)可得：

V_max＝V_s+JT₁² (5)

將公式(5)帶入公式(4)，可得：

進而由公式(3)可推導出：

如果S_ev<0，則沒有勻速區，即T₃為0，且速度達不到V_max，由公式(3)和公式(4)可得：

如果將上式中的T₂看作變量，則可以當作關于T₂的函數，則：

其中相對于區間T₂∈[0,+∞)是單調遞增的。根據公式(6)得T₂的取值上限是

當Ve≥Vs時，T2的最小值為0，則其取值范圍為

因此，若給定位移：

則T₂存在正數解，令公式(9)中的可采用二分法求解T₂。

而當V_e＜V_s時，由公式(4)得：

即T₂的最小值為則T₂的取值范圍是

因此，若給定位移：

則T₂存在正數解，令公式(9)中的可采用二分法求解T₂。

將求取的T₂代入公式(4)中得到T₁，進而利用公式(7)，則可求得S_up，S_down，S_ev及T₃，將T₁，T₂，T₃代入公式(2)中，便可得到各區域的速度。

具體來時，利用時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行加速運動的升速過程位移，利用時間T₂和末速度V_e確定穿梭車進行減速運動的降速過程位移，將指定位移減去升速過程位移和降速過程位移的差值作為穿梭車進行勻速運動的勻速過程位移。利用勻速過程位移、時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行勻速運動所需的時間T₃。最后利用初始速度V_s、加速度參數J、時間T₁、T₂和T₃確定穿梭車在各時刻的運行速度。

圖7為本發明穿梭車速度規劃控制裝置一個實施例的示意圖。如圖7所示，該裝置包括第一運動控制模塊701、第二運動控制模塊702和第三運動控制模塊703，其中：

第一運動控制模塊701用于控制穿梭車從指定位移的起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動，其中先進行加速度隨時間增加的第一加速運動，再進行加速度隨時間減小的第二加速運動。

可選地，穿梭車進行第一加速運動和第二加速運動所需的時間相同。

第二運動控制模塊702用于控制穿梭車進行勻速運動。

第三運動控制模塊703用于控制穿梭車進行減速運動，其中先進行加速度隨時間減少的第一減速運動，再進行加速度隨時間增加的第二減速運動，并以指定末速度V_e到達指定位移的終點。

可選地，穿梭車進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間相同。

其中穿梭車進行第一加速運動或第二加速運動所需的時間T₁和進行第一降速運動和第二降速運動所需的時間T₂可滿足：

時間T₁和時間T₂的平方差與穿梭車的末速度V_e減去初始速度V_s的差值呈正比。

基于本發明上述實施例提供的穿梭車速度規劃控制裝置，通過對穿梭車行進過程中的加減速過程進行控制，從而在保證行進速度的同時，有效減小速度跳變，提高整體效率。

圖8為本發明穿梭車速度規劃控制裝置另一實施例的示意圖。如圖8所示，該裝置中除第一運動控制模塊801、第二運動控制模塊802和第三運動控制模塊803之外，還包括速度規劃模塊804和第四運動控制模塊805。其中：

速度規劃模塊804用于判斷穿梭車的指定位移是否大于預定門限，其中預定門限由初始速度V_s和末速度V_e確定；若穿梭車的指定位移大于預定門限，則指示第一運動控制模塊801執行控制穿梭車從指定位移起點以指定初始速度V_s開始進行加速運動的操作；

第四運動控制模塊805用于速度規劃模塊804的判斷結果，若穿梭車的指定位移不大于預定門限，則穿梭車以預定速度通過指定位移。

其中，在末速度V_e不小于初始速度V_s時，預定門限由末速度V_e與初始速度V_s之和、以及末速度V_e與初始速度V_s之差確定。而在末速度V_e小于初始速度V_s時，預定門限由末速度V_e與初始速度V_s之和、以及初始速度V_s與末速度V_e之差確定。

此外，速度規劃模塊804還用戶確定穿梭車在各區間的時間、速度、位移等信息，并將確定的相應參數提供給相應的運動控制模塊對穿梭車進行相應控制。

例如，在末速度V_e不小于初始速度V_s時，速度規劃模塊804具體確定時間T₂的取值范圍為V_max為穿梭車的最高速度，J為加速度參數；設穿梭車通過指定位移僅進行加速運動和減速運動，根據上述公式(9)，通過對穿梭車的位移函數進行二分法來確定時間T₂和T₁。

而在末速度V_e小于初始速度V_s時，速度規劃模塊804具體確定時間T₂的取值范圍為V_max為穿梭車的最高速度，J為加速度參數；設穿梭車通過指定位移僅進行加速運動和減速運動，根據上述公式(9)，通過對穿梭車的位移函數進行二分法來確定時間T₂和T₁。

可選地，速度規劃模塊804還用于利用時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行加速運動的升速過程位移；利用時間T₂和末速度V_e確定穿梭車進行減速運動的降速過程位移；將指定位移減去升速過程位移和降速過程位移的差值作為穿梭車進行勻速運動的勻速過程位移。

此外，速度規劃模塊804還用于利用勻速過程位移、時間T₁和初始速度V_s確定穿梭車進行勻速運動所需的時間T₃。

例如，可通過上述公式(7)完成相關計算。

之后，速度規劃模塊804還可利用上述公式(2)，利用初始速度V_s、加速度參數J、時間T₁、T₂和T₃確定穿梭車在各時刻的運行速度。

圖9為本發明穿梭車速度規劃控制裝置又一實施例的示意圖。如圖9所示，穿梭車速度規劃控制裝置可包括存儲器901和處理器902，其中：

存儲器901用于存儲指令，處理器902耦合到存儲器901，處理器902被配置為基于存儲器存儲的指令執行實現如圖3或圖4中任一實施例涉及的方法。

如圖9所示，穿梭車速度規劃控制裝置還包括通信接口903，用于與其它設備進行信息交互。同時，該裝置還包括總線904，處理器902、通信接口903、以及存儲器901通過總線904完成相互間的通信。

存儲器901可以包含高速RAM存儲器，也可還包括非易失性存儲器(non-volatile memory)，例如至少一個磁盤存儲器。存儲器901也可以是存儲器陣列。存儲器901還可能被分塊，并且塊可按一定的規則組合成虛擬卷。

此外，處理器902可以是一個中央處理器CPU，或者可以是專用集成電路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成實施本發明實施例的一個或多個集成電路。

圖10為本發明穿梭車一個實施例的示意圖。如圖10所示，穿梭車1001中包括穿梭車速度規劃控制裝置1002，其中穿梭車速度規劃控制裝置1002可為圖7至圖9中任一實施例涉及的穿梭車速度規劃控制裝置。

通過實施本發明，能夠在保證精度的條件下,使用加減速控制技術對行進路徑加減速過程進行控制,提高行進速度,減小速度跳變,提高整體效率。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用非瞬時性存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。