【摘要】：激光切割數(shù)控系統(tǒng)工作過程中,由于路徑曲線中尖角點(diǎn)和高曲率點(diǎn)的影響,若進(jìn)給速度控制不當(dāng),則會引起加工零件表面打孔、機(jī)床抖動或過切現(xiàn)象。因此,本文提出了一種改進(jìn)型的前瞻速度規(guī)劃算法,實(shí)現(xiàn)了這些危險(xiǎn)點(diǎn)處的速度平穩(wěn)過渡,取得了加工效率提高近四成的成果。本文針對加減速速度控制算法、連續(xù)小線段連接點(diǎn)速度約束算法和自適應(yīng)前瞻速度規(guī)劃算法這三個(gè)方面展開了研究。加減速速度控制算法是前瞻速度規(guī)劃算法的基礎(chǔ)。本文首先研究了傳統(tǒng)加減速控制算法的實(shí)現(xiàn)原理,并分析比較了其優(yōu)劣性�；趯�(shí)際數(shù)控系統(tǒng)減速度特性,在傳統(tǒng)梯形加減速速度控制算法的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地提出了一種非對稱梯形加減速速度控制算法。加工路徑曲線往往要處理成離散的首尾相連的連續(xù)小線段,本文闡述了線段連接點(diǎn)處的不同過渡形式及對應(yīng)的速度約束方程,選取了連接點(diǎn)的直接過渡形式的速度約束算法,并且對該算法的誤差做了簡明的分析。詳細(xì)闡述了自適應(yīng)前瞻速度規(guī)劃算法的具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程,包括速度前瞻策略的基本原理分析、自適應(yīng)前瞻過程中前瞻段數(shù)的自動捕獲、連續(xù)小線段起始速度和終止速度的優(yōu)化和修正。實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給速度的動態(tài)前瞻,可以準(zhǔn)確預(yù)知減速點(diǎn)位置,實(shí)時(shí)對進(jìn)給速度進(jìn)行加減速處理。論文最后通過對局部加工曲線采取自適應(yīng)速度規(guī)劃算法進(jìn)行處理得到的計(jì)算數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)仿真。與未采取前瞻速度規(guī)劃算法和前瞻段數(shù)固定為兩段的前瞻策略進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了本文提出的改進(jìn)型速度前瞻速度規(guī)劃算法的正確性。
【圖文】：

圖 1-1 數(shù)控系統(tǒng)的加工過程此外，由于激光功率大，能量高，如果切割速度過小，輕則只是影響加工效率，重則將會對工件造成不可逆的損傷，如果切割速度過大，可能會產(chǎn)生過切現(xiàn)象。綜上所述，合理的速度規(guī)劃是五軸激光切割數(shù)控系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的內(nèi)容。1.1.3 課題來源本課題以實(shí)習(xí)單位合作項(xiàng)目為背景，課題源于南京世奧自動化有限控制公司合作項(xiàng)目 五軸聯(lián)動水切割數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)。目的是通過本課題的研究，開發(fā)出一套適合于激光切割的速度規(guī)劃算法。1.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢隨著機(jī)械制造技術(shù)、電子工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的快速發(fā)展，以及家居市場、汽車行業(yè)、煤炭挖掘、航天工業(yè)等的迫切需求，數(shù)控機(jī)床的舞臺越來越大。

者圓弧組成的，刀具的加工軌跡不是嚴(yán)格的按照原始的曲線運(yùn)行，而是用大量的小線段構(gòu)成的折線來逼近原始的加工路徑曲線，這實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)密化的過程，稱之為插補(bǔ)[34][35][36]。在數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動控制原理中，主要包括速度規(guī)劃算法和數(shù)控插補(bǔ)算法這兩個(gè)方面。根據(jù)兩者之間的先后次序，我們把速度規(guī)劃算法劃分為插補(bǔ)前速度規(guī)劃控制和插補(bǔ)后速度規(guī)劃控制兩種。如果在數(shù)控插補(bǔ)之前做速度控制，則稱之為插補(bǔ)前速度規(guī)劃，即前加減速速度控制算法。如果在數(shù)控插補(bǔ)之后做速度規(guī)劃，則稱之為插補(bǔ)后速度規(guī)劃，即后加減速速度控制算法。2.1 前加減速速度控制算法在數(shù)控系統(tǒng)加工過程中，每個(gè)插補(bǔ)周期都有對應(yīng)的瞬時(shí)速度，其工作狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，即勻速運(yùn)動時(shí)每插補(bǔ)一個(gè)周期時(shí)的進(jìn)給量稱為穩(wěn)定速度。這兩個(gè)速度也是我們做速度規(guī)劃是需要計(jì)算出來的。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN249

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