一种预判插补时间的S形加减速插补算法

在分析S形加减速控制7段模型的基础上,为实现加速度和加加速度限制下插补后位移、速度、加速度同步为零,提出了一种预判S形加减速各段插补时间的算法,并对算法的实现进行了详细的论述。对任意位移、速度组合线段进行测试表明:算法正确、运算效率高,适合插补前加减速控制。     

连续小直线段速度控制算法研究

针对服装加工中切割路径为连续小直线段的情况,研究了相邻直线段夹角与路径段长度对连续小直线段运行速度的约束,并提出了一种新的速度控制算法。在相邻直线段夹角对拐点速度的约束条件下,提出并应用倒推算法计算各个拐点最大通过速度;小直线段内根据每段的始末速度以及路径段长度按照五段S加减速控制方式进行段内加减速规划,最终获得了加工过程的最优进给速度。最后,通过仿真验证该算法能够实现连续小直线段切割速度的平稳过渡和高速衔接,有效提高了加工效率。     

高速装备前瞻自适应速度优化算法

为了实现高速加工中进给速度的高速衔接,避免因加速度突变导致对数控设备的冲击,提出了一种基于插补前S曲线加减速的前瞻自适应速度优化算法。该算法能够根据加工段的过渡情况自动调节预读段数。以进给速度最大化为目标,在预读段衔接进给速度限制和加工过程平滑减速的约束条件下,根据离散化S曲线加减速规律求解最优衔接进给速度。将求得的最优衔接进给速度作为相应加工段的实际末速度,来实现加工段的速度控制。给出了该算法在高速数控系统中的实现方法,并在管切割数控系统中得到了应用。实验结果表明,该算法能够实现进给速度的高速、平滑衔接,满足高速加工的要求。     

Study on Speed Control Algorithm for Continuous Small Line Segment

针对服装加工中切割路径为连续小直线段的情况,研究了相邻直线段夹角与路径段长度对连续小直线段运行速度的约束,并提出了一种新的速度控制算法.在相邻直线段夹角对拐点速度的约束条件下,提出并应用倒推算法计算各个拐点最大通过速度;小直线段内根据每段的始末速度以及路径段长度按照五段S加减速控制方式进行段内加减速规划,最终获得了加工过程的最优进给速度.最后,通过仿真验证该算法能够实现连续小直线段切割速度的平稳过渡和高速衔接,有效提高了加工效率.     

全程S曲线加减速控制的自适应分段NURBS曲线插补算法

为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速类型和自适应调整速度曲线加减速时间。在固定插补周期下,与单独自适应算法、5段式S曲线加减速控制方法的仿真结果相比,在满足加速度与加加速度限制条件,且最大弦高误差不超过0.5μm时,该算法插补精度高于单独自适应算法,与5段式S曲线加减速控制方法近似,且其全程平均进给速度比5段式S曲线加减速控制方法平均进给速度提高21.7%,达到594mm/s。     

发动机连杆裂解槽激光加工机床的加减速前瞻控制

为了提高发动机连杆裂解槽激光加工机床的加工效率,提出了一种对机床数控系统的加减速进行前瞻控制与S型曲线加减速相结合的方法.将高档数控系统常用的S型曲线加减速算法原有的七段过程简化为五段,将前瞻控制理论应用到S型曲线加减速算法中,在速度突变前提前规划速度,将这五段曲线中的位移、速度和加速度从连续量转变成离散的、周期变化的...     

基于S曲线的步进电机加减速的控制

针对不同约束条件下步进电机加减速的控制问题,首先分析了S曲线算法原理,寻找s曲线算法与其它常见的步进电机运动控制算法之间的联系。然后在分析S曲线传统的七段模型后,提出了基于S曲线的步进电机加速度和速度控制方法,并讨论了当约束参数发生变化时实际的S曲线规划方法。最后,给出了不同约束条件下步进电机的加减速仿真曲线。研究结果表明,这种方法可以满足不同约束条件下步进电机加减速的控制。     

基于Bézier曲线的小直线段局部转接光顺研究

连续小直线段轨迹(G01)是实际加工过程中最常见的轨迹形式,而直线拐角处的几何不连续性势必会带来速度和加速度的突变,严重影响加工质量和加工精度。为提高G01轨迹的加工效率和加工质量,提出一种基于三次Bézier曲线的小直线段转接光顺算法,并建立拐角转接控制模型,实现轨迹连续性的提升。同时,为进一步提高加工效率,所提算法保证转接曲线曲率极值点出现在Bézier曲线中点处,并能够实现曲率极值的解析计算,并以拐角曲率最优为目标实现转接光顺控制。在加减速方面,基于柔性加减速控制方法,提出一种切向跃度连续的加减速曲线形式,并以此为前提,应用双向扫描算法实现速度前瞻过程,完成速度规划和插补。最后与现有算法进行对比,试验结果表明所提算法能够在保证相似加工精度的前提下显著提升加工效率。     

基于曲率特性的柔性加减速NURBS插补器

为降低非均匀有理B样条段间转接时对机床的机械冲击,提出了一种基于曲率特性的柔性加减速控制方法。研究了满足插补误差要求的非均匀有理B样条梯形加减速的算法,推导了满足S型加减速要求的简化算法。用两种算法进行的基于弓高误差的非均匀有理B样条仿真加工实验表明,在曲率突变处加速度和加加速度均出现突变,对机床造成较大冲击。而基于曲率变化进行的柔性加减速的仿真试验表明,相关特性参数符合加减速的规划要求。将算法集成至自行开发的开放式控制器中,加工实验表明,该算法使数控机床的速度变化更加平稳,并具有良好的实时性。     

一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法

结合NURBS曲线加减速机制,依据插补精度与进给速度的关系,提出了一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法。在保证给定弓高误差的基础上,通过对速度尖点的划分,将NURBS曲线划分为若干段,并对各个分段进行相应的速度规划处理。在速度规划过程中,选择相应的加减速曲线,重新计算并修正加减速时间段,得到相应的速度和加加速度,从而得到平滑的速度过渡曲线。通过仿真比较,验证了所提出的实时前瞻的五段S曲线加减速控制算法的正确性、有效性和实时性。     

始末速度不为零的S型加减速时间规划算法研究*

针对始末速度不为零的非对称S型加减速时间难以规划问题,把加速度曲线分为7个时间段,对关于加速度变化时间的方程组进行分析,化简为一元高次方程,并根据其变化的单调性构造其平方函数,使其转换为单一凸形函数,进而利用牛顿迭代求出其收敛值并根据效率最优原则和加速度、速度约束条件进行修正;对匀加速度时间的规划,直接根据其公式特点,转换为一元二次方程进行规划并根据效率最优原则和加速度、速度约束条件进行修正;对于匀速运动时间直接根据一元一次方程的解法进行规划。该算法解决了现有始末速度不为零的S型加减速时间规划过程复杂、繁琐问题,提供了一种简洁、高效的加减速时间规划算法。通过仿真与试验可知,本算法求解效率提高10.8%,插补效率提高1.32%,插补效果满足精度要求,同时证明了该算法简洁、高效、运行稳定、能够满足高速高精数控要求。     

A look-ahead and adaptive speed control algorithm for high-speed CNC equipment

A novel look-ahead and adaptive speed control algorithm is proposed. The algorithm improves the efficiency of rapid linking of feedrate for high-speed machining and avoids impact caused by acceleration gust. Firstly, discrete S-curve speed control algorithm is presented according to the principle of S-curve acceleration and deceleration. Secondly, constraints of linked feedrates are derived from several limits, including the axis feedrate and feed acceleration limits, the circular arc radius error limit, and the machining segment length limit. With these constraints, the optimal linked feedrate is sought to achieve the maximum feedrate by using look-ahead method. Since the actual ending velocity of machining segment equals to the corresponding optimal linked feedrate, speed control of each segment can be executed. Finally, the proposed algorithm is implemented in a pipe cutting CNC system, and experimental results show that the proposed algorithm achieves a high-speed and smooth linking feedrate and improvements in productivity and stationarity.     

Variable-period feed interpolation algorithm for high-speed five-axis machining

To alleviate the feed fluctuation and to maintain a smooth feed in conventional five-axis machining, an optimal feed interpolation algorithm (look-ahead) is proposed. However, the problem arises where the segment usually cannot be interpolated exactly in an integer period because of the nonzero joint feed at the junction. To overcome this problem, and to achieve faster machining speed and higher quality parts, this paper presents an optimal feed interpolation algorithm for high-speed, five-axis machining having the function of “look-ahead”, i.e., variable-period linear interpolation algorithm. In real applications, the proposed algorithm results in: (1) constant speed; (2) high machining accuracy. Moreover, in this paper, an efficient method for acceleration and deceleration control is presented to achieve the highest-quality feed profiles and to shorten machining times. The precision and speed of machining is improved greatly. Experimental results verify the effectiveness of the proposed method.     

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。     

步进电机加减速控制规律

对于需要步进电机快速定位的系统来说,一个合理的加减速过程是非常重要的。作者通过对系统的理论分析以厦相关实验,提出一种基于单片机的简化后的指数型加减速曲线控制方法。该方法既可以提高快速性,又可以保证系统的定位精度。     

三次多项式型微段高速加工速度规划算法研究

为满足高速数控加工的要求,提出了一种三次多项式加减速控制模型.该模型能保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击.针对连续微段的高速加工,建立了满足最大速度、最大加速度、几何运动轨迹及长度约束条件下的轨迹速度规划策略,并给出三次多项式型速度规划算法的实现流程图.试验结果表明,该算法能实现连续微段间进给速度的高速衔接,大大缩短加工时间并提高加工效率.该算法已成功应用于多坐标数控高速微细加工系统中.     

数控系统加减速控制方法的研究

系统的介绍了一种步进电机直线加减速的控制方案,核心内容为如何根据加工线段的剩余长度判断减速区域.此方法大大缩减了加工时间,有效地提高了加工效率,且具有智能控制的特点.该算法已经在自行开发设计的数控系统中应用并得到验证.     

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.     

引入路径夹角的粒子群-禁忌搜索寻优的速度前瞻算法研究

对于数控系统中路径为连续微线段的情况,本文提出一种采用路径夹角进行优化的多轨迹速度前瞻算法。首先基于前后路径的约束关系初算衔接速度;其次,利用路径夹角对衔接速度和最大加加速度进行矢量函数映射;最后,将所得的加减速参数带入S加减速模型,得到非对称S型加减速数据。并且采用粒子群-禁忌搜索混合算法对路径夹角的调整系数进行优化,通过熵权法计算适应度函数合成指标的权重,得到全局最优解。结果表明,相较于传统S型加减速,本文采用的算法显著提高了加工效率,具有较高的柔性,极大的提升了加工精度。