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。     

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。     

一种简化S型加减速算法的研究

基于数控系统的加减速实现理论,研究了一种简化S型加减速速度曲线模型,并针对简化S型加减速模型分析了其加减速过程中的位移、速度、加速度等变化特征。通过对简化S型加减速模型的特性分析,提出在不同起点、终点速度要求下的速度曲线细分方法,并通过仿真验证其可行性。     

综合多约束条件优化连续轨迹前瞻算法

针对现有连续轨迹插补算法在加工过程中会出现法向加速度和轨迹误差超限现象,导致加工效率及加工精度低等问题。为此,提出一种基于综合多约束条件(Comprehensive multi-constraints, CMC)和前瞻技术的优化连续轨迹前瞻算法。该算法先用弓高误差和法向加速度作为约束限制圆弧加工的最大进给速度;综合运动矢量关系、系统动力学性能和轨迹段长等约束条件,计算获得最优的轨迹段间衔接点速度;根据速度前瞻控制与非对称S曲线加减速控制实现对轨迹段间衔接进给速度的平滑处理。试验验证结果表明,所提出的前瞻插补算法输出的法向加速度和轨迹误差不超过系统给定的最大值、合速度平滑过渡、运动轴速度不存在突变,且全程范围内插补输出的轨迹误差最大值小于系统给定的最大弓高误差值;在保证加工效率的同时,提高加工平滑性及加工精度。     

光刻机多项式扫描运动轨迹规划算法

针对于步进扫描投影光刻机提出了一种多项式扫描运动轨迹规划算法。为实现工程中特定的应用场景,在三阶扫描轨迹算法的基础上设计出多项式扫描运动轨迹规划算法。多项式扫描运动轨迹速度曲线段采用贝塞尔曲线原理实现。根据给定的动力学约束,以保证最大加速度与最大速度不超限且多项式运动轨迹加、减速段与速度曲线段位移、速度衔接要求,建立多项式扫描运动轨迹规划的约束基准。依据该基准,推导出多项式扫描运动加、减速段轨迹拐点公式。由三阶步进运动辅助完成轨迹位移衔接。最后仿真实验证明了该算法的可行性与合理性。     

一种适用于前瞻的高精度7段式非对称S曲线加减速控制

提出采用一种7段式非对称S曲线加减速控制方法,根据轨迹段的特征推导和规划实际应用中可能出现的8种类型加速度曲线。考虑到工程应用中离散实现上述算法时存在精度损失,提出插补时间圆整和插补点参数内部整数计算方法的精度控制策略以满足高精度的控制要求。基于浮点双精度型TI DSP67系列芯片的控制器硬件平台,对所提出的加减速控制方法和精度控制策略进行实验验证。实验结果表明:该算法能够有效规划8种类型的加减速曲线,并且根据精度控制策略得到的轨迹位置计算精度能达到0.01μm。     

CNC系统S型曲线加减速算法的设计与实现

加减速控制是CNC系统开发的关键技术之一.传统的加减速算法在加减速阶段的起点和终点处存在加速度突变,电动机在运转时存在柔性冲击.为此,文章提出了S型曲线加减速算法,并在基于蓝天NC200硬件平台的开放式数控系统设计中加以实现.实例表明,给出的S型曲线加减速算法能克服传统加减速算法的缺点,能获得平滑的速度和加速度图.     

基于圆弧转接和跨段前瞻的拾放操作轨迹规划

针对工业机器人拾放操作中末端速度不连续及突变的问题,设计了一种利用圆弧转接的轨迹规划算法。以给定路径点和圆弧半径为基准,建立了拐角处圆弧转接数学模型,并推导出分割后的路径段计算公式。路径段采用非对称S型加减速模型,在路径长度及始末速度约束下的,计算得到最优的转接速度。根据在路径段内能否达到最大速度和最大加速度,分4种情况进行跨段前瞻速度规划,并采用弧长增量法插补技术实现轨迹规划。在六自由度机器人实时控制平台上进行了三角式和门式拾放操作实验。结果表明,该算法可实现拾放路径拐角处速度的平滑过渡,减少加速度突变,提高机器人作业效率。     

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。     

数控系统中S型曲线加减速控制算法研究

为了解决数控系统中S型加减速算法解析式方法缺乏的问题,提出一种7段式S型曲线加减速控制算法。该算法将所有7段式S型曲线可能出现的情况归纳为11个一元多次方程,再利用求根公式得到加减速时间。自主研发一种多轴运动控制卡,验证了7段式S型曲线加减速控制算法的所有情况。验证结果表明：该算法简单有效、运行稳定,能够满足高速高精度数控要求。     

基于ARM的高精高速运动控制

使用高性能的ARM嵌入式微处理器,结合MCX314运动控制卡,构建成可独立运行的嵌入式运动系统。提出了型值点S型曲线加减速前瞻控制算法,先根据加工路径的型值点实际情况,确定每一型值点处的最大衔接速度,然后采用S型曲线加减速控制,实现各路径段之间进给速度的快速衔接,从而达到高速高精的运动控制目的。     

一种优化轨迹段间衔接速度的自适应前瞻控制

为实现数控系统中轨迹段的高速高精加工,提出一种优化轨迹段间衔接速度的自适应前瞻控制算法。在传统轨迹段间速度衔接模型的基础上,该前瞻算法增加了非对称S曲线加减速控制的轨迹长度约束,并根据相邻两段轨迹的长度变化,自适应规划出轨迹段间的最优衔接速度。通过自主开发的x-y数控系统平台进行验证,综合加工性能试验的加工精度可以达到?0.6 mm,加工效率提高9.8%。结果表明所提出的自适应前瞻算法可避免回溯计算转接点速度时计算量显著增加这一问题,并在加工过程中减少大量微小轨迹段的进给轴频繁启停,从而使相邻轨迹段间衔接速度平滑性、加工效率和加工精度方面相对于传统前瞻算法都有明显提高。     

参数化路径的S-型进给速度最优规划

基于曲线的路径参数化表示,提出了基于S-型光滑进给速度规划的最小燃料控制模型,解决了运动控制的柔性S-型加减速控制启发式算法的最优性量化与评价问题.通过在规划问题中引入速度、加速度和急动度边界约束,定量描述了轨迹的最优性光滑进给量;考虑机械惯性,假设分段S-型速度轨迹的始终点加速度为零过渡,使得模型对称易于求解;根据S...     

基于前瞻算法的高效非均匀有理B样条曲线插补器

根据计算机数字控制系统的实际性能和非均匀有理B样条曲线的几何特性,设计了一种能够实现加速度平滑过渡的高效非均匀有理B样条曲线插补器。首先,该插补器利用快速插补计算模拟实际加工过程,找到加速度不连续的点;然后,采用S曲线加减速方法向后逆求减速点,并通过约束速度和加速度的方法,预估S曲线加减速第三阶段起点,不仅提高了所求减速点位置的精度,还实现了减速点处加速度的连续性。仿真结果表明,该插补器能在保证加工精度的前提下,以较高效率实现加速度的平滑过渡。     

数控系统的直线和S形加减速离散算法

提出了一种新的直线和S形加减速控制算法,给出了直线和S形加减速的速度迭代公式。程序段长度不能满足理论上加减速计算的时间分割条件,即理论减速点和实际减速点不重合,这导致在减速阶段结束时需要低速运行一段时间。在插补开始时根据加速度重新计算速度,以保证该速度运行时能够保证插补路径的长度刚好是直线段的整数倍。以此速度重新计算加速度和加加速度,并将其用于加减速运动,可以避免处理"尾巴"。根据采样次数决定加减速,可以避免预测减速点。     

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。     

NURBS曲线S型加减速反向修正插补算法研究

为了克服传统算法中减速点难以确定,轮廓误差较大的缺点,提出了反向修正插补算法。将分段后的曲线逐段取出,利用S型加减速算法进行速度规划,并对速度敏感点进行校正,在速度校验点处反向提取存储值进行正向插补,并根据速度波动率构造插补函数,基于Newton-Leibniz公式计算插补参数。仿真实验表明该方法在速度敏感点处速度、加速度、加加速度不超限,使插补误差保持在规定的范围之内,保证了加工质量。     

面向曲线加工的精确加减速控制

数控系统加工曲线轨迹的实质是以连续的直线段逼近曲线轨迹,所以加工轨迹的实际长度不等于曲线轨迹的理论长度。针对此问题,提出了一种利用二分法的基本思想求解加工轨迹的实际长度,从而实现精确加减速控制的算法。仿真结果表明:采用所提算法能够实现插补终点与曲线轨迹终点重合,并且能够实现理论加减速曲线与实际加减速曲线一致,从而有利于保证加工质量和机床的动态性能。     

基于S型曲线加减速的机器人圆弧轨迹规划与仿真

轨迹规划算法在机器人控制中的地位十分重要,其优劣会直接影响机器人的运动速度、精度以及平稳性。结合康尼公司设计的KNT-ESR6B机器人,针对传统加减速算法的运动加速度突变所造成的机器人运动抖动问题,提出了基于S型曲线加减速的空间圆弧轨迹规划算法,并在Matlab平台进行了仿真实验。     

基于功率及转矩约束的大惯量伺服系统速度规划

针对大惯量伺服系统提出基于功率及转矩约束的速度规划,解决约束条件下响应速度慢和定位精度差的问题。提出一种基于三角函数的全程柔性加减速算法,使速度与加速度曲线连续可导。同时采用二次曲线拼接,保证不完全过程加速度仍然连续。以电动机驱动系统为模型,利用过载特性,设计基于额定功率及最大转矩双重约束下的速度规划,使约束方式在最大转矩点平滑切换,并以加减速角位移为给定,确定匀速速度与加减速时间关系,满足不同速度的加减速要求,缩短速度响应时间。基于平均速度计算单个脉冲周期,给出利于编程的左端点实现算法,并引入间隔阈值变量,大幅降低计算量,算法适用于脉冲给定的伺服驱动系统。试验结果能够验证算法的有效性,在实际应用中,算法提高了定位精度,得到很好的应用。