多项式加减速控制方法研究

传统梯形加减速和指数加减速方法加速度变化不连续,机床运动存在柔性冲击;S形曲线加减速方法加加速度阶跃变化,机床柔性受到限制.针对上述问题,提出了一种多项式加减速控制方法,该方法保证加速度和加加速度连续变化,使数控系统具有较高的加减速柔性.介绍了该加减速控制方法的数学算法,并对其速度规划过程进行了讨论.通过仿真验证了所提加减速控制方法的优越性.     

多项式加减速的NURBS插补控制方法

针对S曲线加减速方法中的加加速度(Jerk)阶跃变化,导致机床系统在运动过程中冲击和振动等问题,提出了多项式5段加减速的NURBS插补控制方法。该方法采用辛普森自适应积分方法计算曲线长度,并以最大向心加速度、最大弓高误差作为约束条件,将曲线自适应分段。计算出分段曲线各项参数值,对应于多项式加减速规划中的加减速类型和确定加减速时间。在相同插补周期下,与S曲线5段加减速控制方法进行仿真实验对比,结果表明所提方法满足了最大弓高误差、加加速度等限制条件,且规划后的加速度和加加速度曲线连续有规则变化,速度和加速度曲线表现更柔和,使得机床系统有良好的加减速柔性。     

基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法

为提高NURBS曲线插补的运动平滑性，提出一种基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法。该算法通过使用四阶S曲线加减速求解NURBS曲线节点上的速度，首先分析最大速度、最大加速度和最大加加速度的可达性，同时考虑非对称四阶S曲线加减速模型，并对较短弧长的采用二分法寻找实际最大速度，规划出31种速度曲线类型，然后根据NURBS曲线参数和约束条件生成对应的速度曲线。仿真结果表明，与三阶S曲线加减速控制的NURBS曲线插补算法相比，所提算法的插补精度更高，加速度曲线光滑且加加速度曲线连续无突变，降低其运动过程中的柔性冲击。     

基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法研究

为满足非均匀有理B样条曲线高速高精度插补加工的需要,针对目前参数曲线插补加减速控制方法的不足,常规直线加减速方法存在冲击,七段S曲线加减速方法算法复杂等问题,提出了基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法.该方法将高速加工中容易超限的弓高误差和机床所能承受的法向加速度等参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预测困难的问题.仿真结果表明,该方法能够保证加速度的连续,速度的平滑过渡,有效提高了系统的柔性,简化了算法.     

一种新型的Jerk连续加减速控制方法研究

传统数控加工中加减速控制采用直线加减速方法和指数加减速方法但加速度都存在突变,使机床产生柔性冲击,现国内外一些先进的CNC系统采用S形曲线加减速方法,但S曲线实际上可看作是分段的多项式形式,其加加速度是分段恒定的,存在的不连续点使加加速度在某时刻突变,仍会导致机床整个运动中存在冲击和振动.为此提出一种基于加加速度控制的加减速控制方法,采用限制加加速值,并利用滤波器对加速度进行光滑处理来减少加工中由于加加速突变而产生的机床振动,进而实现高表面质量加工,同时又能达到机床良好的加减速性能.     

基于S曲线加减速算法的轮椅手柄操纵控制方法研究

针对电动爬楼轮椅启停速度变化不连续,电机冲击大,运动控制不灵活的问题,给出了DSP2812和S曲线加减速算法相结合的控制方法。以DSP2812为控制核心,对电机的转速和脉冲频率进行规划,研究启停时加速度和速度的变化情况。将手柄输出以不同区域的形式进行划分,每个区域对应一种运动状态,明确速度和方向的信息。测试结果表明：S曲线加减速算法保证了轮椅启停时加速度连续,速度平滑变化,有效地避免电机产生较大的冲击,手柄灵活准确地操纵轮椅运动。     

冲压机器人关节速度规划

设计一种四自由度冲压机器人,建立梯形加减速控制算法、S曲线加减速控制算法,通过分析速度、加速度、加加速度对冲压机器人运动的影响,为提高其运动的平稳性,提出一种三次S曲线加减速控制算法,通过ADAMS仿真对比3种控制算法的性能,得出三次S曲线加减速控制算法在运动规划中更具优势,为冲压机器人后续的运动分析和优化提供了参考。     

基于S曲线加减速算法的轮椅手柄操纵控制方法研究（英文）

针对电动爬楼轮椅启停速度变化不连续,电机冲击大,运动控制不灵活的问题,给出了DSP2812和S曲线加减速算法相结合的控制方法。以DSP2812为控制核心,对电机的转速和脉冲频率进行规划,研究启停时加速度和速度的变化情况。将手柄输出以不同区域的形式进行划分,每个区域对应一种运动状态,明确速度和方向的信息。测试结果表明:S曲线加减速算法保证了轮椅启停时加速度连续,速度平滑变化,有效地避免电机产生较大的冲击,手柄灵活准确地操纵轮椅运动。     

S曲线加减速算法研究

S曲线加减速是高档CNC系统中的一项重要功能。本文对S曲线加速度算法进行了深入的研究，给出了加加速度、加速度、速度、位移的计算通式，并对各种情况进行了讨论，通过一个计算实例表明，本文所给出的S曲线加减速算法克服了传统加减速算法中的缺点，速度在变化过程中十分平滑，是一种适合于高速切削的柔性加减速算法。     

基于多项式的S曲线加减速运动控制算法构建

加减速运动控制算法性能直接影响数控机床、机器人等控制系统的运动效率、运动精度和运动的平稳性。提出由目标需求构建S形曲线的思路,并针对常见的七段、五段S形曲线加减速控制算法存在的问题,构建一种以五次多项式为基础的三段S形曲线加减速控制算法。该运动控制算法简化了传统S形加减速控制算法,其加速度、速度、位移曲线连续可导,运动平稳、无冲击,加速、减速运动效率高。通过MATLAB仿真和螺孔阵列加工试验证明,该算法比传统S形加减速控制算法在加速、减速过程具有更高的运动效率和平稳性。     

直流无刷电机S曲线加减速控制算法及其实现

在直流无刷电机驱动大惯量负载运动过程中，速度突变会造成转子或者齿轮等传动结构机械损坏，且位置控制精度很难保证。为提高直流无刷电机和传动机构的使用寿命以及旋转运动的稳定性和准确性，在深入分析S曲线加减速算法的基础上，提出一种适用于嵌入式平台的简化S曲线加减速实现方法。通过MATLAB仿真拟合出平滑的S曲线，提出不同约束条件下的S曲线平滑度控制指标；通过将S曲线离散化为多个脉冲频段，在嵌入式ARM处理器上实现了直流无刷电机的S曲线加减速控制；通过脉冲测试实验证明了该控制方法能够有效提高直流无刷电机在运动过程中的稳定性和准确性     

减少冲击的五段S曲线加减速新算法研究

以减少机床冲击为目的,提出一种以最大加速度为参量的五阶段S曲线加减速控制新算法。采用解析式对短轨迹代码加工时的最大速度进行分析和重算,并针对重算最大速度时可能出现加加速度过大的情况,提出一种快速求解的带可调参数的迭代算法对加加速度进行限制,以降低加速度变化率。仿真结果表明:该算法参量少,易于编程实现,确定合适的可调参数值可大大减少算法迭代次数,快速限制加加速度值,避免加速度发生突变,保证速度在加工过程中平滑变化,有效地提高了系统的柔性。     

具有恒定速度段的点到点运动的轨迹规划

针对运动系统的一般轨迹方程，在分别分析了T曲线、S曲线、4阶曲线等几种加减速控制方式的基础上，对这几种控制方法各自的运动性能的优缺点及使用场合进行了比较。文中着重对S曲线加减速算法进行了深入的研究，推导出以时间最优为目标、具有恒定速度段的S曲线加减速的计算公式，并通过仿真进行验证，得出加速度曲线的各个时间转折点。根据分析结果，S曲线是一种适用于高速高精运动的加减速算法。     

伺服压力机加工运动的控制

分析了S曲线加减速的动力学特性并提出其快速计算方法。根据电动伺服压力机的加工运动特点,控制系统应用S曲线加减速;提出了运动段速度的前向和后向的提前预分析处理方法和一种离散化速度衔接方法。这些方法使加工运动能满足系统的加速和减速的要求,实现段间高速的速度过渡。这些算法简单、有效,已在最新开发的伺服压力机上得到应用。在高速加工时机床运行平稳、噪声低。     

基于牙科CT转台的新型S形加减速算法

牙科CT在拍摄X片时,牙科CT转台需要频繁启停。为了实现电机启停平稳、无冲击,通过对各种加减速算法的了解,提出一种新型的5段S形加减速算法,并将此算法应用到牙科CT机转台中。通过对加减速算法分析,简化了加减速算法,并仿真验证了该算法的正确性。通过对该算法和传统S形加减速算法进行对比试验,证明该算法不仅可以实现速度的高度平滑,而且转台运转时振荡很小。     

一种基于函数逼近的柔性加减速算法研究

嵌入式数控系统优点诸多,但系统资源、处理能力有限。三角函数加减速算法拥有柔性冲击小、精度高的优点,但其计算复杂,当运用在嵌入式数控系统时,难以满足系统的高实时性要求。针对这个问题,提出一种加减速算法,基于最佳平方逼近方法,利用多项式函数逼近三角函数,进而推理、构建出完整的加减速方程,随后分析算法在不同情况下的速度规划。最终对该算法进行了仿真分析并在以MCU为控制器的数控平台进行了实验,结果表明：算法在保留三角函数曲线柔性的同时降低了计算复杂度,提高了加工效率。     

基于多轴运动控制方法的高速切削复合轨迹研究

为了解决复杂曲面数控加工中的高速数控加工问题,从过程集成控制的角度构建了多轴平滑运动模型、插补控制、位置跟踪等。速度优化模型采用数学方法,构造了加、减速控制。速度预处理中通过简化优化模型,提出了柔性加减速控制算法,并对其进行了优化设计。为了克服高速进给系统的非线性影响,通过引入新的加速度和速度的前馈控制,提出了高速位置跟踪算法;实现了基于双核处理器的嵌入式数控系统,且该结构能保证六轴插补周期的要求。现场数据显示该系统在高速运动平稳性好,能满足叶轮复杂轨迹控制要求等。     

指数加减速的改进算法

针对数控系统中复杂曲线加工时加减速频繁的问题，对普通指数加减速算法进行了改进，通过对当前插补段以后的剩余路径长度进行预读，判断是否进入减速区，避免加工过程中频繁的加减速，使加工过程更为高速、平稳。通过计算机仿真表明，改进的算法可以较好地解决速度变化频繁的问题，并提高了加工效率。     

直角坐标机械手多轴联动路径规划研究

直角坐标机械手一般采用按步骤的单轴单向走直角运动,为了进一步提高该类机械手的定位速度,文章提出采用多轴联动的方式快速到达指定位置,利用多轴联动末端走曲线的方式取代传统的单轴单向运动。机械手的快速运行又给平稳性带来问题,通过对S曲线加减速算法的理论分析和应用研究,推导出了适合于机械手点位控制的加减速算法,以及各轴的路径规划方法,该算法的应用有效增加了系统运动的平稳性。