發(fā)布時間：2020-08-21 05:13

【摘要】：隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展,航空航天等行業(yè)對數(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)微小線段間的平滑過渡,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)。微小線段加工時如果直接按照加工指令進(jìn)行加工,可能會在拐角較大處發(fā)生過切、突變等情況,直接過渡法和圓弧過渡法雖然能夠緩解這種情況,但是直接過渡法存在加工速度低和轉(zhuǎn)接點(diǎn)難以預(yù)測等缺點(diǎn),圓弧過渡在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處存在曲率突變的問題。因此本文提出在相鄰小線段之間插入Cardinal樣條曲線,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接時速度的平滑過渡,這種過渡方法不但解決了圓弧過渡時轉(zhuǎn)接點(diǎn)加速度突變的問題,提高了加工效率,而且也比復(fù)雜的五次樣條計算簡單,同時這種樣條曲線不僅可以應(yīng)用在小線段平滑過渡中,也可以用來描述直線、圓弧、自由曲線等多種運(yùn)動軌跡。論文的主要工作如下:根據(jù)三次Cardinal樣條曲線特性和拐角過渡曲線矢量模型,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)基于Cardinal樣條曲線的平滑過渡算法,并通過與直接過渡算法和圓弧過渡算法的仿真對比證明其優(yōu)越性。為了實(shí)現(xiàn)速度的整體優(yōu)化,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)基于S曲線的自適應(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,同時速度調(diào)整時的二階段掃描法不需要回溯迭代計算,只需要通過前后兩次掃描比較便可以找出最優(yōu)的銜接速度,大大減少了計算時間,進(jìn)一步滿足了數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時性的要求。在藍(lán)天數(shù)控系統(tǒng)上對算法進(jìn)行實(shí)例驗證,實(shí)驗結(jié)果證明本文提出的算法能夠?qū)崿F(xiàn)微小線段間的平滑過渡,保證速度和加速度的連續(xù)變化。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V260.6
【圖文】：

圖 2. 3 S 曲線加減速類型Figure 2.3 The types of S-curve acceleration and deceleration具體的判斷過程如下：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為假設(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，先對幾個工段進(jìn)行測試，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 = ,分對三段線段使用直線加減速、指數(shù)型加減速、三次多項式加減速和 S 型曲線加速控制算法進(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時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Figure 2.5 Speed and acceleration curve of Index acceleration/deceleration圖 2. 6 三次多項式加減速控制算法速度和加速度變化曲線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：2798975