本申請涉及智能控制領域，且更為具體地，涉及一種二軸驅控一體注塑機械手控制系統。

背景技術：

1、注塑機機械手是為注塑生產自動化專門配備的機械，它可以減輕繁重的體力勞動、改善勞動條件和安全生產。傳統注塑機機械手的驅動系統通常包含多個驅動器，每個驅動器負責為機械手的一個運動軸提供動力。這種方式導致整個驅動系統重量較重并且占用較大的空間。為了減輕機械手的重量并提高空間利用率，中國專利cn105984077a?提出了一種控制注塑機機械手的方法和注塑機機械手及其驅動器?，其包括整流模塊、電流演算模塊、控制模塊以及多個igbt模塊（數量根據運動軸數量決定）等。整流模塊負責將交流電轉換成直流電供給igbt模塊，igbt模塊則根據控制模塊發(fā)出的指令來控制電機的轉速?？刂颇K能夠同時接收來自編碼器的實際轉速反饋，并與電流演算模塊提供的理論轉速進行比較，通過pid閉環(huán)運算調節(jié)電機轉速，以達到預期的目標速度，確保機械手按照預設路徑準確移動。

2、然而，pid控制算法主要通過比例、積分和微分三個參數來調整控制效果，但在動態(tài)環(huán)境或負載變化頻繁的情況下，pid參數難以適應不斷變化的工況和轉速控制任務，導致控制精度下降。此外，pid控制的方式抗干擾能力較弱，對于系統的延遲和噪聲非常敏感，這使得在實際轉速控制過程中可能會出現超調、振蕩等問題，進而影響機械手的穩(wěn)定性和效率。

3、因此，期望一種優(yōu)化的注塑機械手控制系統。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，提出了本申請。本申請的實施例提供了一種二軸驅控一體注塑機械手控制系統，通過采集電機實際轉速的時序數據，并將這些電機實際轉速時序數據分別與理論轉速進行差值計算以得到這些時序數據的轉速偏差，然后在后端引入基于人工智能和深度學習的數據處理和分析算法來對該電機的轉速偏差時序數據進行分析，以學習和刻畫出電機轉速偏差的時序顯著聚合語義表示，以此來自動生成控制指令，從而得到pwn控制信號的推薦空占比。這樣，能夠利用人工智能和深度學習技術來自動學習轉速偏差的時序變化語義和聚合表示信息，并以此自動對pwn控制信號的占空比進行自適應調整，通過這種方式，能夠避免傳統的pid控制帶來的缺陷，以在提高控制智能化水平的基礎上確保注塑機械手控制的可靠性和穩(wěn)定性。

2、根據本申請的一個方面，提供了一種二軸驅控一體注塑機械手控制系統，用于控制注塑機機械手，所述注塑機機械手包括n?個運動軸、電機、編碼器、邏輯控制器以及驅動器；每個所述運動軸均設置有電機以及用于采集所述電機實際轉速的編碼器；所述邏輯控制器與所述驅動器的控制模塊通信連接，所述二軸驅控一體注塑機械手控制系統部署于所述驅動器，其特征在于，所述二軸驅控一體注塑機械手控制系統包括：數據采集模塊，用于采集所述電機的實際轉速的時間隊列；電流演算模塊，用于獲取所述電機的理論轉速；控制模塊，用于聯合分析所述實際轉速的時間隊列和所述理論轉速以生成控制指令；絕緣柵雙極型晶體管igbt模塊，用于基于所述控制指令控制電機的轉速；其中，所述控制模塊，包括：轉速時序偏差計算單元，用于計算所述實際轉速的時間隊列中的各個預定時間點的實際轉速與理論轉速之間的差值以得到轉速偏差值的時間隊列；轉速偏差時序特征聚合表示單元，用于對所述轉速偏差值的時間隊列進行時序動態(tài)聚合分析以得到轉速偏差時序顯著聚合表示；控制指令生成單元，用于基于所述轉速偏差時序顯著聚合表示，確定所述控制指令，所述控制指令包含發(fā)送給所述絕緣柵雙極型晶體管igbt模塊的pwn控制信號的推薦空占比。

3、與現有技術相比，本申請?zhí)峁┑囊环N二軸驅控一體注塑機械手控制系統，通過采集電機實際轉速的時序數據，并將這些電機實際轉速時序數據分別與理論轉速進行差值計算以得到這些時序數據的轉速偏差，然后在后端引入基于人工智能和深度學習的數據處理和分析算法來對該電機的轉速偏差時序數據進行分析，以學習和刻畫出電機轉速偏差的時序顯著聚合語義表示，以此來自動生成控制指令，從而得到pwn控制信號的推薦空占比。這樣，能夠利用人工智能和深度學習技術來自動學習轉速偏差的時序變化語義和聚合表示信息，并以此自動對pwn控制信號的占空比進行自適應調整，通過這種方式，能夠避免傳統的pid控制帶來的缺陷，以在提高控制智能化水平的基礎上確保注塑機械手控制的可靠性和穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種二軸驅控一體注塑機械手控制系統，用于控制注塑機機械手，所述注塑機機械手包括n?個運動軸、電機、編碼器、邏輯控制器以及驅動器；每個所述運動軸均設置有電機以及用于采集所述電機實際轉速的編碼器；所述邏輯控制器與所述驅動器的控制模塊通信連接，所述二軸驅控一體注塑機械手控制系統部署于所述驅動器，其特征在于，所述二軸驅控一體注塑機械手控制系統包括：數據采集模塊，用于采集所述電機的實際轉速的時間隊列；電流演算模塊，用于獲取所述電機的理論轉速；控制模塊，用于聯合分析所述實際轉速的時間隊列和所述理論轉速以生成控制指令；絕緣柵雙極型晶體管igbt模塊，用于基于所述控制指令控制電機的轉速；其中，所述控制模塊，包括：轉速時序偏差計算單元，用于計算所述實際轉速的時間隊列中的各個預定時間點的實際轉速與理論轉速之間的差值以得到轉速偏差值的時間隊列；轉速偏差時序特征聚合表示單元，用于對所述轉速偏差值的時間隊列進行時序動態(tài)聚合分析以得到轉速偏差時序顯著聚合表示；控制指令生成單元，用于基于所述轉速偏差時序顯著聚合表示，確定所述控制指令，所述控制指令包含發(fā)送給所述絕緣柵雙極型晶體管igbt模塊的pwn控制信號的推薦空占比。

2.根據權利要求1所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述轉速偏差時序特征聚合表示單元，包括：經驗模態(tài)分解子單元，用于對所述轉速偏差值的時間隊列進行經驗模態(tài)分解以得到一系列的轉速偏差固有模態(tài)函數；固有模態(tài)波形語義特征提取子單元，用于對所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)函數進行固有模態(tài)波形語義特征提取以得到一系列的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量；特征分布場域動態(tài)聚合子單元，用于對所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量進行特征分布場域動態(tài)聚合以得到所述轉速偏差時序顯著聚合表示，包括：轉速偏差固有模態(tài)波形語義靜態(tài)能量因子計算二級子單元，用于計算所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量中的各個轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量的靜態(tài)能量因子以得到轉速偏差固有模態(tài)波形語義靜態(tài)能量因子的集合；特征顯著聚合二級子單元，用于基于所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義靜態(tài)能量因子的集合，對所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量進行基于仿力場的特征顯著聚合以得到所述轉速偏差時序顯著聚合表示。

3.根據權利要求2所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述固有模態(tài)波形語義特征提取子單元，用于：將所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)函數中的各個轉速偏差固有模態(tài)函數分別輸入基于1d-cnn模型的固有模態(tài)波形語義特征提取器以得到所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量。

4.根據權利要求3所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義靜態(tài)能量因子計算二級子單元，用于：計算所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量的均值和方差以得到轉速偏差固有模態(tài)波形語義均值和轉速偏差固有模態(tài)波形語義方差；將所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量與所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義均值進行按位置相減，并計算相減后特征向量的各個位置的四次方以得到轉速偏差固有模態(tài)波形語義差異調制向量；計算所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義差異調制向量的期望值以得到轉速偏差固有模態(tài)波形語義期望值；將所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義期望值與所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義方差的平方進行相除，將相除得到的值輸入sigmoid函數以得到所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義靜態(tài)能量因子。

5.根據權利要求4所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述特征顯著聚合二級子單元，包括：轉速偏差固有模態(tài)波形語義聚類三級子單元，用于挑選所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義靜態(tài)能量因子的集合中最大的轉速偏差固有模態(tài)波形語義靜態(tài)能量因子對應的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量作為轉速偏差固有模態(tài)波形語義聚類初始中心向量；轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子計算三級子單元，用于基于所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量中的各個轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量與所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義聚類初始中心向量之間的空間跨度以及所述各個轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量的靜態(tài)能量因子和所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義聚類初始中心向量的靜態(tài)能量因子，計算所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量中的集合中的各個轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量的動態(tài)聚合能量因子以得到轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合；掩碼三級子單元，用于將所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合輸入門控掩碼單元以得到轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合權重因子的集合；轉速偏差時序顯著聚合表示三級子單元，用于以所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合權重因子的集合作為加權權重，計算所述一系列的轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量的加權和以得到轉速偏差時序顯著聚合表示向量作為所述轉速偏差時序顯著聚合表示。

6.根據權利要求5所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子計算三級子單元，用于：將所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量的靜態(tài)能量因子、所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義聚類初始中心向量的靜態(tài)能量因子與第一加權參數進行相乘以得到第一轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子；將所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義編碼向量與所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義聚類初始中心向量之間的空間跨度的平方與第二加權參數進行相乘以得到第二轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子；將所述第一轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子除以所述第二轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子以得到所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子。

7.根據權利要求6所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述掩碼三級子單元，包括：歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合四級子單元，用于對所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合進行歸一化處理以得到歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合；掩碼化四級子單元，用于對所述歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合進行掩碼化處理以得到所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合權重因子的集合。

8.根據權利要求7所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合四級子單元，用于：計算以自然常數e為底的，所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合中各個轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的負數為指數的指數函數值以獲得轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量指數因子的集合；將所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量指數因子的集合與常數一進行按位置相加后，計算得到的轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量指數調制因子的集合中各個轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量指數調制因子的倒數以得到所述歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合。

9.根據權利要求8所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述掩碼化四級子單元，用于：響應于所述歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子的集合中各個歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子大于預定閾值，將大于所述預定閾值的所述歸一化轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合能量因子設定為原值，其余設為零，以得到所述轉速偏差固有模態(tài)波形語義動態(tài)聚合權重因子的集合。

10.根據權利要求9所述的二軸驅控一體注塑機械手控制系統，其特征在于，所述控制指令生成單元，用于：將所述轉速偏差時序顯著聚合表示向量輸入基于解碼器的控制模塊以得到所述控制指令，所述控制指令包含發(fā)送給所述絕緣柵雙極型晶體管igbt模塊的pwn控制信號的推薦空占比。

技術總結
本申請公開了一種二軸驅控一體注塑機械手控制系統，通過采集電機實際轉速的時序數據，并將這些電機實際轉速時序數據分別與理論轉速進行差值計算以得到這些時序數據的轉速偏差，然后在后端引入基于人工智能和深度學習的數據處理和分析算法來對該電機的轉速偏差時序數據進行分析，以學習和刻畫出電機轉速偏差的時序顯著聚合語義表示，以此來自動生成控制指令，從而得到PWN控制信號的推薦空占比。這樣，能夠自動學習轉速偏差的時序變化語義和聚合表示信息，并以此自動對PWN控制信號的占空比進行自適應調整，通過這種方式，能夠避免傳統的PID控制帶來的缺陷，以在提高控制智能化水平的基礎上確保注塑機械手控制的可靠性和穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：張繼周
受保護的技術使用者：臨海市新睿電子科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5