张福建，黄宗卫

（中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏扬州 225001）

0 引言

在伺服机构中，若需将运动机构从当前位置运动到指定位置时，传统的控制方法是通过将目标指令直接给到P（PI或PID）控制器并限制控制器的输出（对于小惯量或极小惯量控制系统可以不加限制）实现[1-3]。这种控制方法易于实现，但可能引起结构上的冲击，长期工作易导致结构件损坏，对于大惯量伺服系统[4-6]尤为明显。

本文介绍了一种被控对象以可变速度向目标位置运动的算法。该算法根据被控对象与目标的实际距离实时改变运动速度，实现被控对象启动和停止时平稳过渡。

1 设计原理

实现被控对象的平稳启动，核心就是控制被控对象的加速度，使其以不超出设计能力的加速度或以规定的加速度从0开始运动，在接近目标时，使其以不超出被控对象设计能力的减速度或以规定的减速度减速至0。被控对象理想的运动轨迹和速度轨迹如图1和图2所示。

如图1和图2所示，在整个工作阶段，被控对象速度从0开始，逐渐加速至允许的最高速度，保持该速度，最后减速，直至速度重新减为0。

图1 理想的运动轨迹

假设要求被控对象的加速度和减速度分别为a1和a2，最大速度为Vmax，最小速度为Vmin，当前速度为V，目标点距离被控对象的位移为S（a1、a2、V和S均为矢量）。首先，当前速度大于等于0时，判断被控对象在当前位置以当前速度匀减速至0时的位移是否大于S，是则被控对象此刻开始匀减速，否则被控对象继续加速（未达最大速度）或保持当前速度（已达最大速度）；……