本文關(guān)鍵詞：多軸數(shù)控系統(tǒng)的運動控制算法研究與開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 數(shù)控系統(tǒng) 運動控制算法 加減速算法 速度前瞻算法 插補算法 速度平滑處理 切向跟隨算法

【摘要】：數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)在裝備制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù),數(shù)控系統(tǒng)的運動控制技術(shù)也對制造裝備的性能起著決定性的作用。隨著工業(yè)的快速發(fā)展,先進制造技術(shù)對數(shù)控系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。為了滿足先進制造技術(shù)的需求、實現(xiàn)高性能的數(shù)控系統(tǒng),本文圍繞高性能數(shù)控系統(tǒng)的柔性加減速控制、速度前瞻控制、插補算法、速度平滑處理和切向跟隨算法等方面展開研究。針對柔性加減速控制,分析了簡化S型加減速控制模型的特點,提出了根據(jù)線段的長度和速度關(guān)系來快速分類S型加減速速度曲線的方法,并推導了簡便的計算公式,為數(shù)控系統(tǒng)的速度規(guī)劃和速度前瞻的實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。針對目前數(shù)控加工代碼中常常包含大量連續(xù)微小線段的現(xiàn)象,提出了一種針對連續(xù)小線段的自適應(yīng)速度前瞻控制算法。通過建立連續(xù)小線段銜接處的速度約束模型,確定了線段間銜接處的最優(yōu)速度,并且根據(jù)該速度的大小自適應(yīng)選擇前瞻的段數(shù),從而實現(xiàn)前瞻區(qū)間和前瞻計算時間的有效減少。針對基于時間分割法的插補算法,研究了基于誤差控制的平面和空間直線、圓弧插補方法,以及參數(shù)曲線的插補方法。同時提出了一種基于曲線曲率變化的NURBS曲線速度前瞻控制策略,通過曲率的變化劃分前瞻區(qū)間并進行統(tǒng)一的速度規(guī)劃,實現(xiàn)了NURBS曲線的高效實時插補算法。針對插補余量帶來的速度尖點問題,提出速度平滑處理方法。結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)不同運動類型的速度曲線的特點,將速度曲線劃分為對稱性速度曲線和非對稱性速度曲線。對于對稱性的速度曲線,采用調(diào)整加工時的運動參數(shù)的方法來實現(xiàn)插補總時間為插補周期的倍數(shù)的方法來消除圓整誤差,從而實現(xiàn)速度曲線的高效平滑處理。對于實時性要求很高的非對稱速度曲線,采用構(gòu)造平攤序列的方式來實現(xiàn)圓整誤差的消除,從而減輕了速度平滑的運算量,保證插補的實時性。針對不同類型的加工路徑的切向跟隨運動控制模型,提出了直線、圓弧、NURBS曲線和連續(xù)小線段的切向跟隨算法,同時還根據(jù)幾何關(guān)系給出了各種類型曲線的起始角度計算公式,為數(shù)控系統(tǒng)切向跟隨功能的實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。通過在基于OMAPL138+FPGA的運動控制器硬件平臺上進行了算法驗證,以及在皮革數(shù)控切割機中進行了實際加工應(yīng)用結(jié)果表明,本文所提出的運動控制算法能有效提高數(shù)控設(shè)備的加工效率和加工質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控系統(tǒng) 運動控制算法 加減速算法 速度前瞻算法 插補算法 速度平滑處理 切向跟隨算法
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 課題的研究背景及意義14
• 1.2 國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢14-16
• 1.3 運動控制關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 柔性加減速控制算法的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 連續(xù)線段速度前瞻算法的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 數(shù)控插補算法的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 數(shù)控皮革切割技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀19
• 1.5 課題來源及主要研究內(nèi)容19-23
• 第二章 加減速算法研究23-32
• 2.1 S型加減速速度曲線分析23-26
• 2.2 簡化S型加減速曲線特性分析26-29
• 2.3 算法仿真和分析29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 連續(xù)線段速度前瞻算法設(shè)計32-42
• 3.1 前瞻速度的約束分析32-36
• 3.1.1 線段銜接夾角速度約束分析32-34
• 3.1.2 線段長度約束分析34-36
• 3.1.3 最大前瞻速度確定36
• 3.2 自適應(yīng)速度前瞻算法設(shè)計36-37
• 3.3 自適應(yīng)速度前瞻算法實現(xiàn)37-40
• 3.4 實例分析40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 插補算法設(shè)計42-60
• 4.1 直線插補42-45
• 4.1.1 平面直線插補42-43
• 4.1.2 空間直線插補43-44
• 4.1.3 直線插補誤差分析44-45
• 4.2 圓弧插補45-49
• 4.2.1 平面圓弧插補45-47
• 4.2.2 空間圓弧插補47-48
• 4.2.3 圓弧插補誤差分析48-49
• 4.3 參數(shù)曲線插補49-54
• 4.3.1 參數(shù)曲線插補原理49-50
• 4.3.2 NURBS曲線插補50-52
• 4.3.3 NURBS曲線插補誤差分析52-53
• 4.3.4 NURBS曲線速度前瞻控制53-54
• 4.4 插補實例分析54-59
• 4.4.1 直線插補實例分析54-55
• 4.4.2 圓弧插補實例分析55-57
• 4.4.3 NURBS曲線插補實例分析57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 速度曲線平滑處理60-68
• 5.1 對稱性S型加減速曲線平滑處理60-62
• 5.2 非對稱性S型加減速曲線平滑處理62-66
• 5.2.1 計算插補平攤因子63-64
• 5.2.2 平攤插補余量64-66
• 5.2.3 插補誤差消除66
• 5.3 仿真與實驗66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第六章 切向跟隨算法設(shè)計68-80
• 6.1 直線段切向跟隨插補算法設(shè)計68-69
• 6.2 圓弧切向跟隨插補算法設(shè)計69-71
• 6.3 NURBS曲線切向跟隨算法設(shè)計71-72
• 6.4 連續(xù)線段群切向跟隨算法設(shè)計72-73
• 6.5 仿真與實驗73-79
• 6.5.1 直線切向跟隨仿真實例分析73-75
• 6.5.2 圓弧切向跟隨仿真實例分析75-76
• 6.5.3 NURBS曲線切向跟隨仿真實例分析76-78
• 6.5.4 連續(xù)小線段群切向跟隨仿真實例分析78-79
• 6.6 本章小結(jié)79-80
• 第七章 關(guān)鍵算法應(yīng)用實例分析80-90
• 7.1 速度前瞻算法應(yīng)用實例分析81-85
• 7.2 速度平滑處理實例分析85-88
• 7.3 切向跟隨插補算法實例分析88-90
• 總結(jié)與展望90-92
• 參考文獻92-96
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文96-98
• 致謝98

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 丁鋒;開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)控制精度分析[J];機床與液壓;2001年02期

2 祝華遠,馬乃蒼,于德會,唐有才,程圣德;數(shù)控卷邊機數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計[J];機床與液壓;2001年06期

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4 ;西門子數(shù)控系統(tǒng)為上海磁懸浮列車項目做貢獻[J];制造技術(shù)與機床;2001年10期

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6 朱國力,段正澄;現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的特點和發(fā)展方向[J];機械與電子;2001年01期

7 賈金艷,龍偉,黃R，

本文編號：1099337