本文關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)的加減速控制及在高速加工中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 加減速控制 三次S曲線 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 前瞻控制 NURBS曲線插補(bǔ)

【摘要】：加減速控制是數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)器的重要組成部分,也是數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)的加減速控制中,其加速度或者加加速度不連續(xù)導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的平穩(wěn)性降低;對(duì)于復(fù)雜曲線需要將其離散成大量連續(xù)微小線段再進(jìn)行加工,其加減速的頻繁變化對(duì)加工效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。針對(duì)這些問(wèn)題,本文對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的加減速控制展開(kāi)研究,在保證系統(tǒng)平穩(wěn)性的前提下,實(shí)現(xiàn)高速高精度的數(shù)控加工。首先,對(duì)傳統(tǒng)的幾種加減速控制進(jìn)行比較和分析,找出它們的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。然后針對(duì)這些不足進(jìn)行改進(jìn),提出了一種三次S曲線的加減速規(guī)劃算法。給出了相應(yīng)的加加速度、加速度、速度和位移的計(jì)算表達(dá)式。利用最優(yōu)化原理,對(duì)加減速控制中可能出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行了速度規(guī)劃。仿真結(jié)果表明,該算法能保證加速度和加加速度的平穩(wěn)變化,避免產(chǎn)生較大的沖擊,提高了數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性;算法簡(jiǎn)單智能,可根據(jù)路徑長(zhǎng)度自適應(yīng)地重新規(guī)劃速度,提高了加工效率。其次,對(duì)復(fù)雜曲線加工的加減速控制進(jìn)行了研究。為避免插補(bǔ)中速度頻繁變化,分析和討論了連續(xù)微小線段前瞻控制算法和線段間圓弧過(guò)渡算法。建立了插補(bǔ)幾何元素轉(zhuǎn)接矢量夾角數(shù)學(xué)模型,給出了轉(zhuǎn)接點(diǎn)速度約束條件和求解方法。建立了相鄰線段間的圓弧轉(zhuǎn)接模型,根據(jù)弓高誤差限制條件,給出了轉(zhuǎn)接速度的計(jì)算方法。這兩種算法以末速度不減速為零的方式進(jìn)行加減速控制,在一定程度上緩和了速度的頻繁跳變,提高了加工效率。最后,對(duì)NURBS曲線直接插補(bǔ)及其加減速控制進(jìn)行了研究。給出了NURBS曲線的三種等價(jià)定義,并闡述了NURBS曲線直接插補(bǔ)的插補(bǔ)原理和方法。針對(duì)其插補(bǔ)時(shí)加減速?zèng)]有明顯起始點(diǎn),速度難以規(guī)劃的問(wèn)題,提出了一種NURBS曲線的前瞻自適應(yīng)加減速控制。根據(jù)弓高誤差建立了速度約束條件,通過(guò)前瞻一定的距離來(lái)發(fā)現(xiàn)速度敏感點(diǎn),然后根據(jù)速度約束條件計(jì)算和自適應(yīng)地調(diào)整每個(gè)敏感點(diǎn)的速度,再按照三次S曲線加減速控制,完成速度的規(guī)劃和加減速的控制。該方法結(jié)合了前瞻控制算法和三次S曲線加減速控制,較好地解決了NURBS曲線直接插補(bǔ)的速度控制問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】：加減速控制 三次S曲線 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 前瞻控制 NURBS曲線插補(bǔ)
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展9-13
• 1.1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程9-10
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.1.3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)11-13
• 1.2 數(shù)控系統(tǒng)加減速控制13-15
• 1.2.1 數(shù)控系統(tǒng)的工作過(guò)程13-14
• 1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)的加減速控制14-15
• 1.3 課題研究的目的及意義15-16
• 1.4 論文的主要工作內(nèi)容16-18
• 2 數(shù)控系統(tǒng)加減速控制18-28
• 2.1 常用的加減速控制18-20
• 2.1.1 直線加減速18-19
• 2.1.2 指數(shù)加減速19-20
• 2.2 柔性加減速控制20-27
• 2.2.1 直線加拋物線加減速20-21
• 2.2.2 S曲線加減速21-24
• 2.2.3 多項(xiàng)式加減速24-25
• 2.2.4 三角函數(shù)加減速25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 三次S曲線加減速控制28-39
• 3.1 三次S曲線加減速控制的設(shè)計(jì)28-29
• 3.2 三次S曲線加減速控制29-33
• 3.2.1 三次S曲線加減速控制的圖形描述29-30
• 3.2.2 三次S曲線加減速控制的表達(dá)式30-33
• 3.3 三次S曲線加減速控制的速度規(guī)劃33-36
• 3.3.1 勻加速段（勻減速段）和勻速段的存在條件33-34
• 3.3.2 勻速段不存在時(shí)的速度重新規(guī)劃34-36
• 3.4 三次S曲線加減速控制與S曲線加減速控制的對(duì)比36-38
• 3.5 不存在勻速段的重新規(guī)劃實(shí)例38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 4 連續(xù)微小線段的前瞻控制算法39-47
• 4.1 數(shù)控前瞻控制39
• 4.2 插補(bǔ)幾何元素轉(zhuǎn)接矢量夾角模型39-41
• 4.3 線段間前瞻控制算法41-43
• 4.3.1 轉(zhuǎn)接點(diǎn)速度的約束條件41-42
• 4.3.2 轉(zhuǎn)接點(diǎn)速度的計(jì)算42-43
• 4.4 線段間拐角平滑過(guò)渡算法43-45
• 4.4.1 圓弧轉(zhuǎn)接模型43-45
• 4.4.2 轉(zhuǎn)接精度和轉(zhuǎn)接速度45
• 4.5 本章小結(jié)45-47
• 5 NURBS曲線插補(bǔ)中的速度控制47-58
• 5.1 NURBS曲線簡(jiǎn)介47-49
• 5.2 NURBS曲線插補(bǔ)49-51
• 5.2.1 樣條曲線插補(bǔ)的基本原理49
• 5.2.2 NURBS曲線實(shí)時(shí)插補(bǔ)49-51
• 5.3 NURBS曲線的前瞻自適應(yīng)加減速控制51-57
• 5.3.1 NURBS曲線插補(bǔ)的弓高誤差52-53
• 5.3.2 前瞻自適應(yīng)加減速控制算法53-55
• 5.3.3 速度敏感點(diǎn)的判斷和速度計(jì)算55-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 羅福源;游有鵬;尹涓;;NURBS曲線S形加減速雙向?qū)?yōu)插補(bǔ)算法研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年05期

2 王允森;蓋榮麗;孫一蘭;楊東升;徐明子;;基于牛頓迭代法的NURBS曲線插補(bǔ)算法[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2013年04期

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本文編號(hào)：566275