S型速度规划下NURBS曲线双向插补算法

为了避免NURBS曲线单向插补算法中加速度突变过大、减速点定位不准确、低速拖尾补偿等弊端,提出一种S型速度规划下的双向插补算法.基于曲线预插补点自适应速度集合筛选出减速终点;利用正反插补的互逆性简化了S型速度规划计算;详细论述了实时插补流程;在双向插补交叉区域,设计一种基于加速度微小突变的简易迭代方法修正预插补参数.通过MATLAB仿真实验表明该算法计算量小,插补点速度和加速度平稳,插补曲线满足加工误差要求.     

一种实时前瞻的自适应NURBS插补算法

在考虑速度稳定性和加工误差精度的基础上,设计了一个非均匀有理B样条曲线(Non-Uniform Rational B-Spline,NURBS)的实时自适应插补系统.开发的插补系统能够在大部分的插补过程中保持进给速度稳定,并且根据曲线的形状,自适应地调整进给速度,通过一个实时的前瞻加减速处理模块,在速度变化敏感区对加减速进行处理,同时满足了机床加减速能力的要求.通过NURBS曲线插补仿真计算的例子,显示了开发的实时自适应插补系统能够满足高速高精度插补的要求,验证了所设计的实时前瞻自适应NURBS插补算法的可行性.     

一种连续小线段高速插补算法

为使自行研发的机床数控系统具有连续小线段高速加工能力,该文以离散的方法建立了一种全新的插补算法。该算法以级数求和的方法推导了S型加减速控制模型,并以小线段夹角为参变量控制拐点通过速度建立了小线段速度衔接模型,在此基础上,算法将插补过程分解为插补预处理及插补点计算两个步骤,预处理中对小线段进行速度规划并设计了线段间速度的递推处理方法,插补点仅需根据当前速度及线段方向向量即可求出。通过对系统输出的插补点数据分析以及数控系统实际运行测试表明：该算法的加减速控制连续平滑,小线段加工程序具有较高的运行速度。     

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。     

柔性S曲线加减速控制算法研究

为提高码垛机器人码垛过程中运动的平稳性,减小因加加速度突变产生的振动,提出了五段正弦S曲线加减速控制算法。构建了该算法的加加速度、加速度、速度、位移的函数模型,同时,根据始末速度不同、路径段长度不同,结合牛顿迭代法,完成了五段正弦S曲线加减速控制算法的规划及求解。仿真结果表明：五段正弦S曲线加减速控制算法能够保证加加速度、加速度的连续平稳变化,减小码垛过程中因加加速度突变出现的振动,有效提高了码垛的平稳性。     

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Runge-Kutta的NURBS曲线实时前瞻插补算法

针对传统的NURBS曲线加工过程中插补算法插补参数计算精度低、实时性不高以及加速度过大对机床造成的冲击大的问题,提出了基于Runge-Kutta的NURBS曲线实时前瞻插补算法.该算法采用经典Runge-Kutta方法计算插补参数,基于弓高误差和法向加速度约束条件自动调整进给速度,根据进给步长预期值与实际值的偏差进行参数校正.由粗插补得到的离线数据寻找进给速度极值点,并对曲线进行前瞻分段,找到各前瞻插补区间上的首末速度敏感点.根据敏感速度与插补距离之间的关系重新进行加减速控制,避免速度急剧变化,从而满足机床的加减速性能要求.最后,通过Matlab仿真验证了算法的有效性.     

连续时间周期化的NURBS曲线插补及其速度规划

根据机床动力学性能,提前预测NURBS曲线插补时的速度极小值点,以这些点为基准将曲线分段,同时估算每条子曲线的长度.利用捷度阶跃式7段S型加减速规律对每条子曲线进行连续时间域下的速度规划,以插补总时间周期化为原则对连续时间域下的加减速各阶段运行时间做周期化离散处理.为了减小子曲线间衔接速度的波动,提出连续时间域运行时间重新规划的方法.为了减小NURBS曲线实时插补时的速度波动率,提出利用反向二次插补法进行实时插补计算,该方法不需要迭代计算且计算精度较高.仿真实验结果表明,连续时间域重新规划和周期化离散处理方法能够实现捷度满足机床性能要求的S型加减速速度规划,且实时插补阶段的速度波动率能够达到10-6级.     

高速高精度数控系统速度平稳控制策略

针对加工段长度限制达不到指令进给速度的复杂情况,对传统的S型曲线加减速方法进行优化,得到半边S型加减速控制方法.对连续多段加工的不同情况,提出加速度连续衔接的方法,在保证加速度连续的同时,提高加工速度.通过仿真验证该方法对速度控制的效果.结果表明:该方法可以使速度曲线更加平滑,且能提高加工的整体效率,适合高速高精度数控加工的速度控制.     

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.