為提升數(shù)控系統(tǒng)中連續(xù)軌跡插補算法加減速的柔性控制,針對兩段軌跡銜過渡問題,提出一種基于路徑夾角的加加速度可變（Variable Jerk, VJ）前瞻算法。首先,根據(jù)四象限中上一段軌跡末點速度矢量與下一段起點速度矢量取值范圍推導出相鄰軌跡段銜接角計算公式;其次,采用正矢函數(shù)對路徑夾角與軌跡段加加速度的映射;最終實現(xiàn)對軌跡段加加速度值的單獨設定。以S曲線為例通過仿真驗證所提出的路徑夾角與加加速度前瞻控制策略,測試結果表明該算法能夠有效設定不同路徑夾角下,每段軌跡的加加速度值,保證進給速度并減少系統(tǒng)加減速沖擊,提高運動控制系統(tǒng)柔性。 

【文章來源】：組合機床與自動化加工技術. 2020,(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

軌跡銜接點速度矢量與路徑夾角關系圖

分別根據(jù)θe在不同取值范圍象限下,以及第二段軌跡速度起點矢量與x軸正方向順時針夾角θs的不同取值范圍,歸納推導出一種求解兩相鄰軌跡段間銜接角的計算公式,見公式(1)。已知參數(shù)θe和θs的值,根據(jù)對應的4種計算方式計算得到軌跡段銜接角φ值。圖2是由公式(1)得出的在四象限中θe和θs不同取值范圍下的12種類型。以S型曲線加減速規(guī)劃為例,將相鄰兩段軌跡中第一段軌跡的減速段與第二段軌跡的加速段合并,稱為軌跡銜接段。軌跡銜接段路徑夾角α及實際最大加加速度Jmax_act為:

根據(jù)公式(2),得到Jmax_act與α關系圖如圖3所示,其中Jmax為系統(tǒng)設定最大加加速度,Jmax_act∈[0.2*Jmax,Jmax],路徑夾角α∈[0,π]。VJ前瞻算法采用三角函數(shù)中的正矢函數(shù),進行路徑夾角與軌跡銜接段最大加加速度的映射,實現(xiàn)在軌跡段間路徑夾角較小時,系統(tǒng)選擇較小的加加速度值,以較高柔性通過銜接點處。當相鄰兩段軌跡中第一段軌跡末點速度方向與第二段軌跡起點速度方向重合時,Jmax_act取最小值為0.2*Jmax。當軌跡段間路徑夾角較大時,系統(tǒng)選擇較大的最大加加速度通過銜接點處。當系統(tǒng)上一段軌跡末點速度方向與下一段軌跡起點速度方向反向時,Jmax_act取最大值為Jmax,保證系統(tǒng)以最大制動力通過軌跡突然反向的銜接點。因為在第一段軌跡之前和最后一段軌跡之后無其他軌跡,故設定第一段軌跡加速段及最后一段軌跡減速段的最大加加速度均為Jmax。具體VJ前瞻算法流程見圖4,實施步驟為:

【參考文獻】：
期刊論文
[1]綜合多約束條件優(yōu)化連續(xù)軌跡前瞻算法[J]. 陳琳,黃旭豐,劉夢,袁山山,賀飛翔,易健,潘海鴻.  機械工程學報. 2019(13)
[2]基于自適應前瞻和預測校正的實時柔性加減速控制算法[J]. 李浩,吳文江,韓文業(yè),郭安.  中國機械工程. 2019(06)
[3]連續(xù)軌跡動態(tài)前瞻插補算法研究[J]. 陳日東,李迪,王世勇,張孫亞.  電子設計工程. 2017(07)
[4]連續(xù)多類型曲線段進給速度前瞻規(guī)劃[J]. 劉強,劉煥,周勝凱,李傳軍,袁松梅.  計算機集成制造系統(tǒng). 2015(09)
[5]一種優(yōu)化軌跡段間銜接速度的自適應前瞻控制[J]. 潘海鴻,楊增啟,陳琳,董海濤,黃炳瓊,譚華卿.  機械工程學報. 2015(05)
[6]柔性S型加減速控制算法研究[J]. 劉筱,吳文江,鄭飂默.  組合機床與自動化加工技術. 2014(03)
[7]一種小線段的非對稱S曲線速度規(guī)劃與前瞻算法[J]. 陳光勝,梅雪松.  機械設計與制造. 2010(08)
[8]CNC系統(tǒng)S型曲線加減速算法的設計與實現(xiàn)[J]. 黃艷,李家霽,于東,彭健鈞.  制造技術與機床. 2005(03)

碩士論文
[1]連續(xù)微線段高速加工數(shù)控系統(tǒng)路徑與速度前瞻規(guī)劃算法研究[D]. 朱長峰.浙江大學 2018
[2]基于雙核的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)速度前瞻控制研究[D]. 覃珍瑩.南京航空航天大學 2017



本文編號：3611389