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。     

NURBS曲线高速高精度插补及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,提出了一种新的控制方法.该方法考虑了高速高精度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因素,使进给速度既符合加减速的要求,又能随曲线曲率自适应调整,因而可在提高轮廓加工精度同时,显著地减小加工过程对机床的冲击.同时,采取了改进、简化算法,实现了快速、实时自适应的非均匀有理B样条曲线插补的加减速控制.实例表明,该方法在实时插补过程中,满足了速度和加减速的要求,保证了插补加工的高速与高精度,且实现了速度的平滑过渡.     

四次位移曲线加减速方法在CNC加工中的优势分析

首先对常用的加减速控制方法进行了介绍,如直线加减速和S曲线加减速,然后对四次曲线加减速控制方法的算法原理、实现方法、试验结果进行了详细的说明,最后将所述的几种加减速曲线用实例进行了比较。     

同周期控制NURBS曲线高速高精度插补算法研究

为实现对NURBS曲线的高速高精度加工,基于同周期控制思想,提出了一种同周期控制NURBS曲线插补算法(即数控系统的插补周期与伺服系统的控制周期同步).通过软件系统的模块化设计,将费时、复杂的运算经过合理设计安排到预处理模块;同时,为进一步提高算法运算速度和指令高速传输,在算法处理方面采用计算简单并能确保速度曲线平滑的移动平均加减速控制算法对曲线进行加减速处理;在硬件通讯方面采用双端口RAM作为传输接口.最后搭建系统实验平台并对同周期控制NURBS曲线高速高精度插补算法进行实验研究.实验结果表明同周期控制NURBS曲线插补算法可以实现高速高精度加工的插补控制.     

基于NURBS曲线的加减速控制方法研究

针对目前参数曲线加减速控制的不足,研究了基于NURBS曲线的插补前抛物线-直线-抛物线的S形加减速自适应控制方法,将高速加工中容易超限的弓高误差、机床所承受的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。采取优化、简化等快捷算法,实现了实时自适应的NURBS等参数曲线插补的加减速控制,并用实例进行了验证。     

基于三角函数拟合的改进型S型加减速算法设计

电机驱动器会产生不同频率和数量的脉冲来控制步进电机的速度和位移,国内外常用的电机控制器的加减速曲线有：梯形加减速曲线、分段线性加速曲线、指数加减速曲线以及S形加减速曲线。但是由于梯形加减速的加速度为常量,即加加速度为冲击函数,会对电机造成不必要的柔性冲击,影响电机的使用寿命。一些高性能的电机控制器会采用S型加减速来解决梯形加减速存在的问题。本文在分析传统步进电机驱动器使用的梯形加减速算法和S型加减速算法的基础上,提出了一种基于三角函数拟合的改进型S型加减速算法。该算法利用三角函数重新拟合S型加减速算法中的变加速阶段,并利用三角函数的导数仍然是三角函数的特性,通过查表法将三角函数求导转换为移位运算,从而显著降低S型加减速算法的计算量。这样,在成本较低的微控制器上实现该改进型S型加减速算法就成为可能,使得采用低成本控制器实现较高复杂度的控制成为可能。     

高质量加工中四次多项式速度规划算法研究

通过分析数控机床加工时常用的速度规划算法,针对加工过程中由于加速/减速时速度不平滑、加速度及加加速度突变导致数控机床振动的问题,提出一种四次多项式加减速控制方法,并给出了四次速度方程的详细推导步骤,然后介绍了基于四次多项速度规划的参数曲线插补方法。该方法能保证数控机床在高速加工过程中的速度、加速度及加加速度实现连续变化,缓解高速加工产生的过冲。仿真实验表明,四次多项式速度规划算法能够使机床实现柔性加减速控制,从而满足高质量加工的要求。     

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。     

高速嵌入式数控系统速度前瞻控制算法的研究

为了实现嵌入式数控系统对微小轨迹的高速加工,避免数控设备频繁加减速产生的冲击,提出了一种高速数控加工中根据小线段标志判别前瞻分界点,自动调整前瞻段数的加减速控制前瞻算法,有效简化了连接点衔接速度的计算方法。首先分析了相邻轨迹加工路径衔接速度限制条件,提出了小线段判别条件和自适应前瞻段数的确定方法,然后通过对样条曲线加工代码的30个轨迹点进行仿真实验,结果表明该算法显著缩短了加工时间,速度变化平稳。     

自适应参数曲线插补算法研究

在现有参数曲线插补算法的基础上,基于预估-校正和牛顿迭代公式提出一种新的自适应参数曲线插补快速求解算法;研究指数加减速曲线的时间常数值和系统的柔性、加减速能力的关系,提出变时间常数的指数加减速控制算法。算法改善了传统指数曲线加减速控制中速度突变的缺点,能够在保证加工精度的前提下减少速度波动,并提高曲线的加工效率。仿真实验表明,该算法计算过程简单、切实有效,满足数控系统的强实时性要求并大大提高了其加工过程的速度平稳性和插补效率。     

5轴联动数控系统速度控制方法

高速加工过程中,在刀具路径上容易产生过冲,影响加工精度,因此必须提前对加工速度进行优化处理.基于数据采样法,利用当量位移和坐标轴方向系数实现了5轴联动线性插补;利用直线加减速原理进行插补前加减速控制;对速度前瞻控制方法进行了深入探讨,实现了相邻程序段转接处速度优化、连续微小程序段速度计算、减速点提前预测及前瞻程序段数动态选择等.仿真结果表明,速度平滑连续,有效地解决了5轴联动线性插补中的速度控制问题,提高了加工精度和加工效率.     

CNC加减速控制算法及其数控加工误差的研究

研究了CNC装置加减速控制的指数算法,分析了稳态与动态位置误差产生的数学模型,以及它们对螺纹和转角切削等数控加工的误差,提出了消除或减小加工误差的方法。     

自动加减速算法对数控加工误差的影响

研究了数控装置指数加减速控制算法,分析了稳态与动态位置误差产生的数学模型以及它们对螺纹和转角切削等数控加工的误差,提出了消除或减小加工误差的方法.     

斜齿轮全数字化插齿加工运动控制方法研究

分析了国内外数控系统及插齿技术的现状和发展趋势,并从数控插齿机传动结构入手,分析了数控插齿机的运动控制方法,建立了数控插齿机加工斜齿轮的运动控制模型。同时对电子齿轮箱的结构和原理进行了分析,提出了运用“电子分齿传动”、“电子差动合成”和“加减速定位控制原理”等技术进行控制的新方法。     

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.     

三次多项式加减速算法的应用研究

为减少加工过程中速度突变对加工精度和效率的影响,数控系统应具有速度控制的功能.采用三次多项式加减速控制方法,并结合时间分割法插补原理,给出了直线段、圆弧段以及两者间的过渡轨迹的详细加减速控制算法,并提供了微小线段的加减速控制策略.文中提及的算法应用在笔者参与研发的桌面型开放式数控车床上,可以保证进给速度的柔性变化,从而...     

微段加工柔性加减速算法研究

提出了一种基于5阶段S型曲线柔性加减速的微段加工新方法,在保证加速度连续的条件下,无需对减速点进行判断,提高了加工效率。提出了两个微段自适应性加工模型。仿真和实验结果表明,在加工过程中,新方法提高了加工效率,且保证了加速度的连续,实现了柔性加工。     

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。