發(fā)布時間：2021-11-01 16:41

　　梯形加減速法被廣泛地應用到嵌入式數控系統(tǒng)當中,為了進一步追求平穩(wěn)和高效,在連續(xù)多段前瞻算法的基礎之上做了改進,提出了單段前瞻后顧算法;通過仿真實驗,對比分析了3種不同速度規(guī)劃算法的效率和平穩(wěn)性。結果表明,單段前瞻后顧算法能有效避免單次連續(xù)規(guī)劃段數對效率和平穩(wěn)性的影響,且能夠有效減少電機加減數次數,執(zhí)行效率也得到了小幅提升,與前人相比有不同程度提高。此外,算法能夠在嵌入式數控系統(tǒng)平臺（STM32F407）上實現,測量結果與仿真吻合。 

【文章來源】：兵器裝備工程學報. 2020,41(08)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

圓周運動模型示意圖

假設一段連續(xù)加工軌跡有n段直線，每次連續(xù)規(guī)劃段數為N，那么至少需要n/N或n/N+1次才能完成整段加工軌跡的規(guī)劃。視起點到終點為一個連續(xù)的加速過程，從終點到起點為一個連續(xù)的反向加速過程。連續(xù)多段前瞻規(guī)劃算法原理如圖2所示。正向加速階段，第i段直線入口速度為vf0,i，若加速度為ai，經過距離Si正向加速之后，出口速度，取，取第i段直線的實際出口速度vft,i=min{vmj,i+1,v"ft,i}，其中vmj,i+1為第i段與第i+1段的最大銜接速度，在本文第1節(jié)中已經得到。由此得到第i+1段直線的實際入口速度vf0,i+1，依次類推。其中默認第1段直線入口速度vf0,1=0。

為了研究單次連續(xù)前瞻規(guī)劃段數對效率和平穩(wěn)性的影響，用連續(xù)多段前瞻算法驗證以下一段G代碼，對應軌跡如圖3所示。得到效率和平穩(wěn)性隨規(guī)劃段數的變化關系，如表1所示。表1中多出的3段來自被打斷的圓弧。由表可知，規(guī)劃段數與平均速度相關性顯著(R=0.895 5,P=0.001 1)，但與加減速次數和沖擊次數相關性均不顯著(R=-0.688 6,P=0.040 2;R=-0.620 5,P=0.074 6)。換而言之，對于連續(xù)多段前瞻算法而言，增加單次規(guī)劃段數雖然能夠提高效率，但是并不確定能減少沖擊，因而設計人員在選擇規(guī)劃段數的過程中可能會出現一定的盲目性。此外，過分追求的規(guī)劃段數會可能額外增加算法時間復雜度和空間復雜度，對系統(tǒng)實時性可能有潛在影響，存在一定局限性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]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)
[2]基于圓弧轉接和跨段前瞻的拾放操作軌跡規(guī)劃[J]. 王濤,陳立,郭振武,王斌銳,李振娜.  計算機集成制造系統(tǒng). 2019(10)
[3]時間分割圓弧插補算法的改進[J]. 李彥奎,呂彥明.  組合機床與自動化加工技術. 2017(01)
[4]插補前加減速運動時間周期化等效變換算法[J]. 尹涓,羅福源.  中國機械工程. 2014(24)
[5]高速嵌入式數控系統(tǒng)速度前瞻控制算法的研究[J]. 王耀庭,張秋菊,成津賽.  機械科學與技術. 2014(12)
[6]通用型前瞻速度規(guī)劃算法[J]. 董靖川,王太勇,王自靜,李勃,丁彥玉,蔣永翔.  計算機集成制造系統(tǒng). 2013(03)
[7]數控機床高速微線段插補算法與自適應前瞻處理[J]. 張立先,孫瑞勇,高小山,李洪波.  中國科學:技術科學. 2011(06)
[8]加工路徑段進給速度的轉接及加減速處理方法[J]. 陳良驥,馮憲章.  農業(yè)機械學報. 2010(01)
[9]基于雙向掃描算法的小線段速度規(guī)劃[J]. 黃昕,李迪,李方,何英武.  計算機集成制造系統(tǒng). 2009(11)
[10]一種連續(xù)小線段高速插補算法[J]. 葉偉,王小椿.  南京理工大學學報(自然科學版). 2008(04)



本文編號：3470441