一种Jerk连续的正弦函数平方曲线加减速算法研究

针对传统直线加减速和指数加减速算法在进给过程中具有柔性冲击,特别是S曲线加减速存在加加速度不连续问题,提出了一种位移、速度、加速度、Jerk都连续的正弦函数平方曲线加减速算法。通过仿真实验结果表明,正弦函数平方曲线加减速算法是一种具有Jerk连续的新型柔性加减速方法。     

正矢曲线加减速加加加速度连续算法研究

针对传统的加减速算法如S型曲线加加速度不连续、正弦型曲线加加加速度(snap)不连续导致进给过程中存在柔性冲击等问题,提出snap连续的全类型非对称七段式正矢曲线加减速控制算法。通过利用系统最优机械性能,分析最大加、减速度和最大速度的可达性,规划17种速度曲线类型;针对给定轨迹段长度小于系统从起点速度运动到终点速度所需最短轨迹段长的问题,给出该算法下基于给定轨迹段长约束的起点速度和终点速度的可达性校验方法,同时采用盛金公式修正起点速度和终点速度。在自主开发的多轴运动控制器验证所提出的snap连续的全类型非对称七段式正矢曲线加减速控制算法。实验结果表明:在保证snap连续以提高系统柔性及最大加、减速度和最大速度不超限情况下,该算法可规划出17种速度曲线类型;在给定轨迹段长度较短系统无法从起点速度运动到终点速度的情形下,该算法解决起点速度和终点速度的可达性校验及修正问题。     

三次S曲线加减速算法研究

针对直线加减速和指数加减速算法中加速度不连续,易对机床产生冲击的问题,提出了一种三次S曲线加减速算法,给出了相应的加加速度、加速度、速度和位移的计算表达式。利用最优化原理,对加减速控制中可能出现的各种情况进行了速度规划。仿真结果表明:该算法能保证加速度和加加速度的平稳变化,避免产生大的冲击,提高了数控系统的运动稳定性;算法简单智能,可根据路径长度自适应地重新规划速度,提高了加工效率。     

伺服压力机柔性加减速控制算法

针对正弦函数加减速算法在运行过程中存在加加速度突变,容易对传动系统产生柔性冲击的问题,提出了一种伺服压力机改进型柔性加减速控制算法,采用余弦函数作为伺服电动机加减速构造函数,推导出伺服电动机位移、速度、加速度和加加速度数学表达式,并详细分析其加减速模式。为该算法在伺服压力机加工工艺曲线设计中的应用奠定理论基础。     

数字卷积加减速控制算法研究

数控系统的加减速控制是其关键技术之一。提出了一种新颖的基于数字卷积的加减速控制算法,可使数控系统在加工过程中实现平滑连续的运动,保持加速度连续变化,避免急速的运动带来的机构磨损、系统冲击、共振等问题,保证加工精度。推导了连续数字卷积规划方法的数学表达式,并给出了算法的具体实现步骤,实验结果证明了算法的有效性及实用性。相比于传统的S曲线加减速规划,该算法的计算效率大为提高。     

数控运动中加加速度连续的加减速方法

为保证机床运动的平滑性,减少数控机床冲击与振动的影响,研究了数控机床动力学数学模型,从理论上分析造成机床冲击与振动的根源;提出一种加加速度连续的加减速方法,推导了运动轮廓不同阶段的运动表达式;对该加减速算法进行了合理简化,以满足数控系统实时性要求;利用搭建的数控试验台对S曲线加减速方法和本文所研究加减速方法作进行了对比。结果表明,所研究方法可使轮廓运动更加平滑,更具柔性,但运行时间略长。     

机械手笛卡尔空间轨迹规划研究

研究PUMA560机械手在笛卡尔空间中的轨迹规划问题。通过分析机械手轨迹运动中的启停加减速和连续轨迹过渡算法,提出在机械手末端轨迹曲线的启停段加入正弦加减速过程,同时在连续轨迹的两条曲线间运用5次多项式过渡曲线的新算法,使得机械手末端轨迹速度连续平滑和加速度连续,有利于提高机械手的运行速度和减少机械手的机械本体的振动和关节磨损。该算法运用VC++6.0和Matlab联合编程并在计算机上仿真PUMA560机械手模型轨迹运动,验证通过轨迹规划算法。     

加加速度连续的S型加减速规划算法

传统S型加减速算法的加加速度不连续,起止端存在突变导致机床进给过程中产生柔性冲击和振动,为改善机床动力学性能,提出一种加加速度无突变且起止端连续的加减速曲线,其加速度曲线由三角函数与直线连接组成,与纯三角函数加减速曲线相比可控性更强,可充分发挥机床的最大加速度性能。根据该加减速曲线特征,分别提出位移适配法和区间判别法对加减速模式进行规划分析和探讨。区间判别法只需简单少量计算,便可快速寻找出速度取值区间,规划出曲线构型,通过一次方程求解即可获得完整加减速曲线参数,具有高效的求解效率。对规划方法给出了详细的数学描述,并对曲线算法进行仿真和实验,得到平滑连续的加速度与速度曲线。仿真和实验结果证明了研究内容的正确性和方法的可行性。     

进给系统振动特性研究及新型加减速控制策略

不平滑的运动指令导致数控机床进给过程中产生振动。本研究基于滚珠丝杠进给系统集中质量动力学模型,建立了伺服电机扭矩激励与进给系统响应的理论模型,分析了运动指令加速度曲线功率谱与进给系统振动响应的相关关系。针对加减速策略中存在的加加速曲线开始点和结束点不连续而引入振动激励的问题,提出一种类余弦加加速加减速控制策略,实现了加加速全过程的平滑过渡。以某滚珠丝杠进给实验台架为例,建立并实验验证了该台架的集中质量动力学模型,在此基础上建立了加减速控制策略激励特性分析的仿真模型,对加减速控制策略的激励特性进行了对比分析。仿真结果表明,类余弦加加速策略的激励特性最小,其工作台响应的功率密度是有限加加速策略的万分之一,是正弦加加速策略的1%。     

数控系统的直线和S形加减速研究

推导出了用于机器人及机床控制器前加减速的直线加减速和S形加减速的离散采样迭代公式。实际减速点和理论减速点不重合，在减速过程中会出现一段时间的低速运行，为了消除低速运行段，提出了按照实际的剩余长度重新计算加速度和加加速度的算法，对该算法进行了仿真和实验验证，结果表明，该算法可有效地消除减速过程中的低速运行段。     

基于加减速时间控制的S形速度规划新算法研究

针对使用S形曲线加减速控制的7阶段模型时参数设定复杂以及使用困难的问题,提出了基于加减速时间控制的5阶段S曲线柔性加减速控制方法。S形曲线加减速控制的7阶段模型可以解决直线加减速方法中加速度、速度不连续导致的冲击问题,但是其规划参数的设定复杂,使用过程中容易出错。通过对原有的S形曲线加减速控制的7阶段模型进行分析,建立了加减速时间与加速度、加加速度的函数关系,在保证速度控制平稳运行的前提下,使参数设定大大简化,使用更为方便;同时,解决了基于加减速时间控制的规划方法无法适用的问题。仿真结果表明,利用基于加减速时间控制的5阶段模型控制方法可以在保证加速度、速度曲线连续,提高系统柔性的前提下,使参数设定更为简单直观,具有较高的实际应用价值。     

插补前加减速运动时间周期化等效变换算法

针对数控系统插补前加减速控制计算得到的运动时间不是插补周期的整数倍的问题,提出了基于连续时间速度曲线与位移等效变换原理,生成满足插补周期整数倍特征的周期化离散速度曲线的方法,并以梯形加减速为例,详细推导了起止速度为任意正实数情况下不同加减速阶段的各个插补周期的进给速度计算公式。该方法无需改变插补周期,易于与传统伺服运动控制系统兼容。插补实例表明,提出的方法能够生成匀速运动速度严格等于指令速度的速度曲线,保证以指定的速度通过线段终点,且具有较高的运动效率与插补精度。     

基于自适应前瞻和预测校正的实时柔性加减速控制算法

为了提高离散小线段的加工效率和质量,提出一种实时柔性加减速控制算法。该算法由三部分组成：前瞻处理部分利用加减速可行性判断条件,保证加减速可达和实时前瞻;速度规划部分在保证速度和加速度连续变化的条件下,实时计算下一插补周期的进给速度;动态修调部分对当前速度规划结果进行调整,及时响应加工中机床参数的改变。实验结果表明,该算法能够实现数控系统的实时柔性加减速控制,支持动态修调,满足实际加工的要求。     

数控连续区域短轨迹代码加减速处理算法研究

加减速控制方法是数控系统开发的关键技术之一,所以研究加减速控制方法具有重要意义.简单介绍了数控系统控制刀具轨迹运动的余弦加减速控制算法,并针对数控系统在处理大容量短轨迹NC代码时的运动加减速控制问题,提出了区域整体按余弦曲线加减速处理新的控制算法.实验证明,按照多段短轨迹代码整体按余弦曲线加减速规律进行控制,既能达到比较好的控制效果,满足加工的要求,又能解决海量短轨迹代码单段处理所产生的问题,更好的提高加工效率和加工质量.     

嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的研究

传统的嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的应用存在实时性差、系统资源开销大,以及整体规划灵活性差的问题。为此,提出了基于PC加嵌入式系统的运动控制模式,通过PC图形化编程界面来完成加工路径整体速度规划和路径的加减速控制工作,并将前瞻控制的结果通过通信协议的扩充对每条加工路径起始和终止位置的加减速进行定义,嵌入式运动控制系统仅需按定义的内容来顺序执行每条加工指令,有效地克服了系统中存在的问题。     

高位堆垛叉车柔性举升运动规划研究

为了提高堆垛效率、减小系统冲击,对高位堆垛叉车举升运动进行了运动规划研究。对叉车纵向稳定性进行了动力学分析,给出了最大举升加速度和高位堆垛叉车举升运动三角函数加减速算法,并对举升运动可能存在的三种运动情况进行了分析。结合叉车具体参数,对高位堆垛叉车举升运动进行了仿真研究,仿真结果表明:提出的三角函数加减速算法在保证堆垛效率的前提下,可有效减小系统冲击,实现柔性举升。     

基于DSP与FPGA的机器人运动控制系统设计

针对国内外工业机器人控制技术中封闭式控制系统开放性差、可扩展性差的现状,采用PC+运动控制卡的研究方案,完成运动控制系统的设计。重点讨论了运动控制器的硬件电路设计、软件架构设计、加减速规划算法和位置控制策略。     

A High-Speed Positioning Method for Servo Systems

The positioning accuracy and positioning time of CNC systems have recently been the main performance criteria for industrial applications. The acceleration/deceleration modes, especially the deceleration modes, have an important effect on them. In this paper, firstly, some problems of the conventional linear deceleration algorithm are analyzed. Then an improved linear acceleration/deceleration algorithm is introduced. In this algorithm, the deceleration point is predicted exactly, and then the deceleration point error is compensated for at higher feedrates. Furthermore, a higher resultant maximum acceleration than that in the conventional scheme is selected to shorten the acceleration/deceleration time. Compared with the conventional linear acceleration and deceleration algorithm, the system performance has been significantly improved. Finally, the performance is confirmed by several simulations and experiments.