伺服液压拉伸垫时间最优轨迹计算方法、系统及介质

本技术涉及伺服液压，尤其涉及一种伺服液压拉伸垫时间最优轨迹计算方法、系统及介质。

背景技术：

1、伺服液压拉伸垫是一种先进的液压传动和控制装置，广泛应用于金属板材的冲压加工中，特别是在需要高精度和复杂形状成形的领域，如汽车覆盖件、航空航天零件以及家用电器外壳的制造过程中。随着现代工业的不断发展，对伺服液压拉伸垫拉伸成型效率要求越来越高，伺服液压拉伸垫的工作过程可以视为滑块带动上冲头竖直向下与伺服液压拉伸垫接触并建压，将板料拉伸成型。

2、现有的伺服液压拉伸垫采用的预加速技术，当压力机滑块与拉伸垫尚未接触时，拉伸垫即启动，以设定的速度平稳下滑。伺服液压拉伸垫在预设的预加速终点精准地与滑块接触，提升了生产过程的流畅性和精度。通过调控预加速参数，系统能适应不同工艺需求。

3、但是，上述传统的预加速设计通常忽略了系统的复杂动力学特性和运动学约束，导致系统性能无法充分发挥；另外，未考虑时间最优，预加速阶段效率低下。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本技术提供一种伺服液压拉伸垫时间最优轨迹计算方法、系统及介质，以解决传统的预加速设计通常忽略系统的复杂动力学特性和运动学约束，导致系统性能无法充分发挥，以及未考虑时间最优，预加速阶段效率低下的问题。

2、第一方面，本技术提供了一种伺服液压拉伸垫时间最优轨迹计算方法，方法包括：s1，获取伺服液压拉伸垫由预设起点竖直向下到达与滑块接触的预设终点之间的拉伸位移距离，将拉伸位移距离平均分成四段位移距离；s2，随机生成经过各段位移所使用的时间，进而获得到达初始位置和各段位移距离终点的控制顶点；s3，将各段终点的时间值作为控制顶点代入预设五次b样条表达式，获得运动轨迹，进而获得速度和加速度；s4，当速度和加速度，满足预设动力学约束条件和预设运动学约束条件时，进入s5，否则进入s2；s5，通过预设深度q网络，求解预设五次样条曲线，更新预设五次样条曲线中各个控制顶点的具体数值。

3、进一步地，随机生成经过各段位移所使用的时间，进而获得到达初始位置和各段位移距离终点的控制顶点，具体包括：随机生成经过各段位移所使用的时间：t1、t2、t3、t4；获得各段位移距离终点距离初始位置的段落值：l1、l2、l3、l4；确定初始位置的控制顶点为（0,0），第一段位移距离终点的控制顶点为（t1，l1），第二段位移距离终点的控制顶点为（t1+t2，l2），第三段位移距离终点的控制顶点为（t1+t2+t3，l3），第四段位移距离终点的控制顶点为（t1+t2+t3+t4，l4）。

4、进一步地，将各段终点的时间值作为控制顶点代入预设五次b样条表达式，获得运动轨迹，进而获得速度和加速度，具体包括：通过公式：

5、

6、其中，u表示预设节点向量{,,,......,}，其中，m表示预设常数，且m-1大于4；表示运动轨迹，表示从初始位置开始的第i个控制顶点，i的取值范围为[0,4]，表示预设五次b样条表达式的预设基函数；获取的一阶导数作为速度；获取的二阶导数作为加速度。

7、进一步地，满足预设动力学约束条件和预设运动学约束条件，具体包括：当速度位于预设速度范围内，且加速度位于预设加速度范围内时，确定满足预设动力学约束公式；确定加速度是否满足预设动力学约束公式：

8、

9、n

10、其中，a表示无杆腔有效面积，表示负载压力，表示负载以及活塞杆折合到活塞上的总质量，y表示加速度，表示压边缸内部摩擦，表示作用在活塞上除驱动力外的合外力，表示电机转动惯量，表示电机转动角度，表示电机输出扭矩，表示电机摩擦；其中，、、、、、、为通过预设拟合软件获得的当前速度和加速度对应的数值；a、、n为预设常数。

11、进一步地，通过预设深度q网络，求解预设五次样条曲线，更新预设五次样条曲线中各个控制顶点的具体数值，具体包括：

12、

13、

14、

15、其中，q（）表示预设深度q网络，表示预设学习率，s表示当前控制顶点，a表示当前控制顶点对应的段位移距离使用的时间，r（）表示预设调整函数，表示预设调整参数，表示上一控制顶点，表示上一段位移距离使用的时间，l（w）表示预设损失函数，表示预设目标函数，表示预设参数，且预设参数属于预设参数集合；表示预设参数在预设参数集合中的上一预设参数。

16、第二方面，本技术提供了一种伺服液压拉伸垫时间最优轨迹计算系统，系统包括：平分模块，用于获取伺服液压拉伸垫由预设起点竖直向下到达与滑块接触的预设终点之间的拉伸位移距离，将拉伸位移距离平均分成四段位移距离；顶点获得模块，用于随机生成经过各段位移所使用的时间，进而获得到达初始位置和各段位移距离终点的控制顶点；速度获得模块，用于将各段终点的时间值作为控制顶点代入预设五次b样条表达式，获得运动轨迹，进而获得速度和加速度；约束确定模块，用于当速度和加速度，满足预设动力学约束条件和预设运动学约束条件时，进入更新数值模块，否则进入顶点获得模块；更新数值模块，用于通过预设深度q网络，求解预设五次样条曲线，更新预设五次样条曲线中各个控制顶点的具体数值。

17、进一步地，顶点获得模块包括顶点获得单元，用于随机生成经过各段位移所使用的时间：t1、t2、t3、t4；获得各段位移距离终点距离初始位置的段落值：l1、l2、l3、l4；确定初始位置的控制顶点为（0,0），第一段位移距离终点的控制顶点为（t1，l1），第二段位移距离终点的控制顶点为（t1+t2，l2），第三段位移距离终点的控制顶点为（t1+t2+t3，l3），第四段位移距离终点的控制顶点为（t1+t2+t3+t4，l4）。

18、进一步地，速度获得模块包括速度获得单元，用于通过公式：

19、

20、其中，u表示预设节点向量{,,,......,}，其中，m表示预设常数，且m-1大于4；表示运动轨迹，表示从初始位置开始的第i个控制顶点，i的取值范围为[0,4]，表示预设五次b样条表达式的预设基函数；获取的一阶导数作为速度；获取的二阶导数作为加速度。

21、进一步地，约束确定模块包括约束确定单元，用于当速度位于预设速度范围内，且加速度位于预设加速度范围内时，确定满足预设动力学约束公式；确定加速度是否满足预设动力学约束公式：

22、

23、n

24、其中，a表示无杆腔有效面积，表示负载压力，表示负载以及活塞杆折合到活塞上的总质量，y表示加速度，表示压边缸内部摩擦，表示作用在活塞上除驱动力外的合外力，表示电机转动惯量，表示电机转动角度，表示电机输出扭矩，表示电机摩擦；其中，、、、、、、为通过预设拟合软件获得的当前速度和加速度对应的数值；a、、n为预设常数。

25、第三方面，本技术提供了一种非易失性计算机存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令在被执行时实现如上述任一项的一种伺服液压拉伸垫时间最优轨迹计算方法。

26、本领域技术人员能够理解的是，本技术至少具有如下有益效果：

27、本技术考虑预加速阶段的运动学特性，满足预设运动学约束公式，能够使运动轨迹更加平滑，精度更高。考虑预加速阶段的预设动力学约束公式，在满足预设动力学约束公式的情况下，发挥性能，时间最优化。使用五次b样条曲线模型，具备良好的连续性，保证位置、速度、加速度的平滑过渡。并且只需要优化单一的时间变量t，降低了优化问题的难度。引入深度q网络算法求解最优时间，深度q网络具备的非线性问题处理能力，可以更快的求解最优时间。