关于数控系统加减速控制的研究

插补过程中的加减速控制的精度和速度是CNC系统的重要指标,决定了数控系统的性能优劣.在CNC装置中,为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡,必须对进给电机的脉冲频率或电压进行加减速控制.重点分析了指定脉冲控制方式下的直线型加减速控制方法和S曲线加减速控制方法.通过计算机仿真表明,直线型加减速方法计算简单,但是存在冲击;S曲线形和复合曲线加减速法不存在冲击,速度适中,但计算复杂.所以根据不同的控制精度、控制速度选择合适的加减速控制方法是很重要的.     

S曲线加减速模式下的加工轨迹效率评价

建立了高速加工轨迹中的直线段、圆弧段、NURBS曲线段等基本曲线的几何模型,并在常用的、具有无柔性冲击特点的S曲线加减速控制模式下,以最短时间为优化目标,建立了约束条件下的速度规划方程组,给出了统计加工总时间的软件算法,从而为高速加工轨迹的效率评价提供了客观依据.同时,在完成速度规划之后,给出算法流程,计算每条直线段、圆弧段、NURBS曲线段所需要的加工时间,从而统计加工总时间,作为高速加工轨迹效率评价的技术指标.     

高速加工中的速度规划与段间连接

在复杂型面高速加工中,针对离散速度控制的特点,采用基于时间分割的前加减速算法对前瞻处理后的路径进行离散速度规划;在满足周期性、速度、加速度和定位要求的前提下,对速度规划后的残余长度在减速段进行平摊处理;对于无法进行平摊的残余长度,给出了空间直线与圆弧相互连接的计算公式.结果表明,该方法能够满足复杂型面高速加工的插补精度和加工效率要求.     

基于S曲线的步进电机速度与位移控制

采用分段计算和对称性的方法求解S型加减速曲线的速度,简化了计算;给出了不同位移下4段、6段和7段S曲线的速度公式以及关键时间参数的计算;在基于S型加减速算法进行步进电机精确位移控制时,对S曲线进行离散化和量化引起的误差,采用匀速补偿的方法解决;详细论述了基于STM32单片机的S加减速算法的实现方法,给出了验证加减速曲线的实验方法,并根据实验结果着重分析了若在频率转换处关闭定时器会产生频率毛刺的原因,在换频时开启定时器频率毛刺将消失,且不会引起定时输出脉冲的高频干扰。     

一种新型柔性加减速算法

针对传统的直线加减速和指数加减速算法在进给过程中存在柔性冲击的问题，提出了一种适用于高速进给的新型柔性加减速算法，采用三角函数构造加减速曲线。对这种加减速模式进行了详细的分析和探讨，并提供了一种新型数控进给系统设计方法。     

数控系统线性加减速算法分析与实现

数控系统线性加减速通常使用多项式计算实现.该算法精度高,但预测减速点算法复杂,且通常理论减速点和实际减速点不一致.通过总结和改进现有理论,给出了两种减速点和定位的处理方法.对于点位控制这种只要求最终定位点准确的应用来说,可以应用离散卷积进行加减速控制,避免预测减速点,减小计算量.现有理论对计算过程产生的余数的处理较复杂,提出的方法简化对余数的处理,提高了效率.提出的方法都能满足定位要求,可根据精度和计算速度要求的不同进行选择.     

采用对称圆渐近开线加直线修正涡圈始端型线的研究

为了提高涡旋机械的整体性能,采用对称圆渐开线加直线的方法对涡圈始端型线进行了修正,建立了对称圆渐开线加直线修正的几何理论,推导了啮合阶段的排气腔容积的计算公式,研究结果表明：涡圈始端采用对称圆渐开线加直线修正时,动、静盘涡圈仍能保证正确地啮合;涡圈始端对称圆弧修正是对称圆弧加直线修正的特例,而对称圆弧加直线修正又是对称圆渐开线加直线修正的特例。     

采用双软核处理器的XYZ平台控制系统设计

用双软核心处理器设计出XYZ平台运动控制系统。采用双Nios II软核处理器,分别用于处理与上位机的通信接口和对指令的编译、译码及前瞻处理。开发硬件插补模块作为协处理器,完成精插补和自动加减速等功能。该控制系统可实现两轴或三轴直线插补,任意两轴圆弧插补。采用多核SOC并行处理提高了系统的插补精度和进给速度。     

速度多用曲线模型及其应用

首先指出地震资料处理和解释中所用速度直线模型及圆弧空校方法存在的严重不足，提出以速度多用曲线模型代替直线模型，以射线跟踪空校方法代替圆弧空校方法的解决办法，给出了多用曲线模型的建立过程。适应性分析表明，该模型拟合精度高，适应力强．最后给出了应用实例，证明这一模型和方法的优越性．     

涡旋机械的涡旋体始端型线研究

涡旋机械中涡旋体的始端型线不但影响排气角和压缩过程,而且与涡旋机械的整机性能及涡旋体始端的强度有密切联系．着重分析了圆弧型型线修正问题,包括对称圆弧修正、不对称圆弧修正、对称圆弧加直线修正和不对称圆弧加直线修正,研究了不同修正条件下的排气角．     

驼峰减速带带宽比对汽车座椅垂直方向上加速度影响研究

针对汽车通过驼峰减速带会对乘坐人员产生不舒适影响,选取了不同带宽比减速带,并用软件ADAMS对减速带与汽车碰撞进行仿真,得到了减速带的不同带宽比对汽车座椅垂直方向上加速度影响参数,为驼峰减速带的选用和改进提供了依据。     

基于数据采样插补的加减速控制的研究

加减速控制是数控系统开发的关键技术之一.文中系统地研究了加减速的方式及算法,对其特点及应用进行了比较,并提出用迭代法代替指数法,降低算法的复杂程度.     

基于切换器的航空动力装置加减速控制方法

加减速控制是航空动力装置控制器设计的重点和难点。针对该问题,设计了一种基于切换器的航空动力装置加减速控制方法。在稳态控制器的基础上,分别设计了基于转速加速度和基于油气比的闭环加减速燃油控制算法。在设计中考虑作动器的影响,通过切换器将组合加减速控制规律作为稳态控制规律的限制条件,实现控制规律间的平滑过渡。此外,在控制器中添加了限制保护,防止动力装置在过渡过程中出现超温、超转等异常现象,并使用了抗积分饱和算法。该方法在电子控制器上实现。试验结果表明,该方法能够有效地实现单轴涡轮喷气发动机的加减速控制,控制过程平顺,满足发动机性能要求,具有较强的工程实用性。     

冲床步进电机加减速运动的研究

在分析数控冲床伺服系统特点的基础上,根据步进电机的工作原理,研究了其加减速运动曲线,并采用定时器法对匀加减速运动进行了软件设计,给出了程序流程图.     

基于目标跟踪法的椭圆曲线插补和加减速算法研究

目的 满足椭圆曲线加工高速、高精度要求.方法 深入研究目标跟踪法对椭圆曲线的精确插补,算法结合弓高误差约束,能随椭圆曲线曲率自适应调整进给速度.提出了一种新的三次样条曲线加减速控制方法,该方法使加加速度呈线性变化,极大地减小了加工过程对数控机床造成的冲击.最后采用MATLAB进行实例仿真和性能验证分析.结果 该方法在椭圆轨迹插补过程中,插补最大轮廓误差不大于一个脉冲当量（0.001 mm）,切削进给速度基本保持恒定.结论 该算法运算速度快、误差小,实现了高速、高精度要求.     

运行车速预测中的汽车换档

针对汽车行驶中,驾驶员主要根据汽车的动力性进行减速换档的实际情况,在汽车加速换档的基础上,研究了汽车进行减速换档的规律。根据驾驶员实际操作规律,提出了动力换档法,以东风EQ 140为例,确定了汽车进行减速换档时的最佳运行速度。最后给出了汽车换档的速度损失计算公式。     

上下料机器人关节速度规划

新兴的高新技术产业和智能化产业推动了上下料机器人的快速发展,但是其运动的平稳性限制着进一步的推广与应用.设计了一种4R上下料机器人.首先建立梯形、7段S曲线加减速控制算法,通过分析这两种算法对机器人运动平稳性的影响,提出了一种新型的S形加减速控制算法.利用ADAMS对三种算法进行仿真分析,结果表明新型的S形加减速控制算法在提高4R上下料机器人的运动平稳性方面更具优势并为4R上下料机器人后续的运动控制分析和优化奠定了基础.     

杭州湾大桥进出口加减速车道运行速度模型

通过驾驶模拟实验,对在灾害性天气下的杭州湾大桥进出口加减速车道的运行速度进行了试验研究,建立了加减速车道的自回归与时间序列运行速度模型,该模型主要用于高速公路安全运行速度控制标准的制定,研究成果已在杭州湾跨海大桥上得以应用.