發(fā)布時(shí)間：2020-08-21 05:13

【摘要】：隨著我國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展,航空航天等行業(yè)對(duì)數(shù)控技術(shù)的精度和效率提出了更高的要求,作為最廣泛的復(fù)雜曲面加工方式,微小線(xiàn)段加工技術(shù)一直將高速高精奉為重要的加工準(zhǔn)則。如何實(shí)現(xiàn)微小線(xiàn)段間的平滑過(guò)渡,提高加工精度和加工效率,一直都是數(shù)控行業(yè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。微小線(xiàn)段加工時(shí)如果直接按照加工指令進(jìn)行加工,可能會(huì)在拐角較大處發(fā)生過(guò)切、突變等情況,直接過(guò)渡法和圓弧過(guò)渡法雖然能夠緩解這種情況,但是直接過(guò)渡法存在加工速度低和轉(zhuǎn)接點(diǎn)難以預(yù)測(cè)等缺點(diǎn),圓弧過(guò)渡在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處存在曲率突變的問(wèn)題。因此本文提出在相鄰小線(xiàn)段之間插入Cardinal樣條曲線(xiàn),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接時(shí)速度的平滑過(guò)渡,這種過(guò)渡方法不但解決了圓弧過(guò)渡時(shí)轉(zhuǎn)接點(diǎn)加速度突變的問(wèn)題,提高了加工效率,而且也比復(fù)雜的五次樣條計(jì)算簡(jiǎn)單,同時(shí)這種樣條曲線(xiàn)不僅可以應(yīng)用在小線(xiàn)段平滑過(guò)渡中,也可以用來(lái)描述直線(xiàn)、圓弧、自由曲線(xiàn)等多種運(yùn)動(dòng)軌跡。論文的主要工作如下:根據(jù)三次Cardinal樣條曲線(xiàn)特性和拐角過(guò)渡曲線(xiàn)矢量模型,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于Cardinal樣條曲線(xiàn)的平滑過(guò)渡算法,并通過(guò)與直接過(guò)渡算法和圓弧過(guò)渡算法的仿真對(duì)比證明其優(yōu)越性。為了實(shí)現(xiàn)速度的整體優(yōu)化,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于S曲線(xiàn)的自適應(yīng)前瞻控制算法,該方法不再使用固定的前瞻段數(shù)使前瞻控制更加靈活,能更好的適應(yīng)復(fù)雜多變的軌跡,同時(shí)速度調(diào)整時(shí)的二階段掃描法不需要回溯迭代計(jì)算,只需要通過(guò)前后兩次掃描比較便可以找出最優(yōu)的銜接速度,大大減少了計(jì)算時(shí)間,進(jìn)一步滿(mǎn)足了數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性的要求。在藍(lán)天數(shù)控系統(tǒng)上對(duì)算法進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本文提出的算法能夠?qū)崿F(xiàn)微小線(xiàn)段間的平滑過(guò)渡,保證速度和加速度的連續(xù)變化。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V260.6
【圖文】：

圖 2. 3 S 曲線(xiàn)加減速類(lèi)型Figure 2.3 The types of S-curve acceleration and deceleration具體的判斷過(guò)程如下：① 首先假設(shè)能達(dá)到預(yù)期的最大速度 ② 然后判斷是否存在勻加速階段因?yàn)榧僭O(shè)能達(dá)到預(yù)期的最大速度 ，所以 = ，而根據(jù)上面速度的表達(dá)式(2.17)可知：V = V maxT JT …(2.19)V = V maxT …(2.20)V = Vs JT …(2.21)所以可得：

= [( + ) +( + )F+ + 2 2 ]]=0…(2.3根據(jù)表達(dá)式(2.39)可求出的 F 的最大值變?yōu)樗苓_(dá)到的最大的速度 ,然后新求出的 回到②③階段重新判斷，重新計(jì)算 和 。2.2.3 幾種加減速控制算法的仿真結(jié)果比較與分析本小節(jié)主要對(duì)本章介紹的幾種加減速控制算法進(jìn)行仿真分析，比較這幾種減速控制算法在加工效率、加工精度以及柔性方面各自的優(yōu)缺點(diǎn)。為了更加直觀地比較各加減速控制算法的速度和加速度的變化，先對(duì)幾個(gè)工段進(jìn)行測(cè)試，加工端點(diǎn)坐標(biāo)為 A(0,0)、B(10,10)、C(15,5)、D(20,8),其中設(shè)最進(jìn)給速度為 = ,插補(bǔ)周期 T 2ms,最大加速度 = ,分對(duì)三段線(xiàn)段使用直線(xiàn)加減速、指數(shù)型加減速、三次多項(xiàng)式加減速和 S 型曲線(xiàn)加速控制算法進(jìn)行速度規(guī)劃，仿真分析這幾種加減速控制算法在加工這三段小線(xiàn)時(shí)的速度和加速度變化，結(jié)果如下：

圖 2. 5 指數(shù)型加減速控制算法速度和加速度變化曲線(xiàn)Figure 2.5 Speed and acceleration curve of Index acceleration/deceleration圖 2. 6 三次多項(xiàng)式加減速控制算法速度和加速度變化曲線(xiàn)Figure 2.6 Speed and acceleration curve of Third-order polynomialacceleration/deceleration

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2798975