高速高精數(shù)控技術(shù)是裝備制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù),對(duì)制造業(yè)整體水平的提升起著至關(guān)重要的作用。在數(shù)控加工中,加工零件的復(fù)雜型面廣泛將用連續(xù)微小線段描述。針對(duì)連續(xù)微小線段加工路徑幾何不連續(xù),引起加工過(guò)程中機(jī)床進(jìn)給速度、加速度突變的問(wèn)題,本文在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,圍繞加減速控制算法、微小線段間的平滑過(guò)渡算法以及速度前瞻控制展開(kāi)研究。論文首先研究了幾種常見(jiàn)的加減速控制算法（直線加減速控制算法、指數(shù)加減速控制算法、三角函數(shù)加減速控制算法、三次多項(xiàng)式加減速控制算法以及S型加減速控制算法）的原理及函數(shù)表達(dá)式,并比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn),討論了如何根據(jù)需求選擇合適的加減速控制算法。其次,研究了直接過(guò)渡算法、線段過(guò)渡算法、圓弧過(guò)渡算法以及三次Bezier曲線過(guò)渡算法實(shí)現(xiàn)原理。針對(duì)這幾種過(guò)渡算法存在的缺點(diǎn),提出軸速度調(diào)節(jié)過(guò)渡算法,在各軸的速度、加速度以及加加速度限制在系統(tǒng)約束范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)微小線段間的高速平滑過(guò)渡。繼而,為了得到全局最優(yōu)轉(zhuǎn)接速度,實(shí)現(xiàn)速度整體的優(yōu)化,提出一種自適應(yīng)速度前瞻控制算法,采用非固定前瞻段數(shù)的形式,確保面對(duì)復(fù)雜多變的加工路徑時(shí)具有更好的適應(yīng)性。通過(guò)前后修正調(diào)整轉(zhuǎn)接速度,保證了每個(gè)加工線段兩端進(jìn)給速度的... 

【文章來(lái)源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

直線加減速控制算法曲線

第2章加減速控制算法研究11完整直線加減速控制首先在勻加速階段以最大加速度從初始速度勻加速至最大速度；隨后在勻速階段維持最大速度運(yùn)動(dòng)；最后在勻減速階段以最大加速度減速至結(jié)束速度，并達(dá)到目標(biāo)位置完成加工。其運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系如圖2.1所示。直線加減速控制算法加速度函數(shù)表達(dá)式如下：max112max230()0tattatttattt(2.1)速度函數(shù)表達(dá)式為：max11max12maxmax3230()svattvtvtttvattt(2.2)位移函數(shù)表達(dá)式為2max112max1max212222max1323312320.50()0.540.522attstaTatttaTTTTttt(2.3)其中，maxa為最大加速度，maxv為最大進(jìn)給速度，sv為初始速度，T1、T2和T3分別表示勻加速時(shí)間、勻速時(shí)間和勻減速時(shí)間，(1,2,3)iti為各階段的過(guò)渡時(shí)間，(1,2,3)ii表示i1tt。圖2.2直線加減速控制算法速度模型

第2章加減速控制算法研究132.2(c)所示，此時(shí)各階段時(shí)間為：221222322420224essessevvaLvTaaTvvaLvvTa(2.8)將根據(jù)不同情況下求得的各階段花費(fèi)時(shí)間代入式(2.1)-(2.3)中即可得到其函數(shù)曲線。由上述分析直線加減速控制的過(guò)程可知，此算法的計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，運(yùn)算時(shí)間少，響應(yīng)迅速。但在另一方面，其整個(gè)加工過(guò)程中加速度跳躍變化即加速度不連續(xù)，將會(huì)造成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的熱振動(dòng)以及噪聲。此外，速度的過(guò)渡不平滑，影響加工精度。因此，在實(shí)際加工過(guò)程中，直線加減速控制算法常常用于啟停、進(jìn)退刀等輔助操作當(dāng)中。2.2指數(shù)加減速控制算法研究指數(shù)加減速控制算法是一種從起始速度加速至最大速度與最大速度減速至結(jié)束速度的過(guò)渡皆為指數(shù)規(guī)律的加減速控制方法。一個(gè)完整的指數(shù)加減速控制有三個(gè)階段：加速階段、勻速階段以及減速階段[44]，其運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系如圖2.3所示。圖2.3指數(shù)加減速控制算法曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于PC與Linux的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)配置功能研究[J]. 林靖杰,林述溫.  電氣開(kāi)關(guān). 2019(01)
[2]中國(guó)機(jī)床工業(yè)40年[J]. 陳惠仁.  經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2019(02)
[3]數(shù)控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外分析與發(fā)展趨勢(shì)的展望[J]. 周曉楓,王子偉,張?zhí)熨x,張兆夕.  中國(guó)設(shè)備工程. 2018(16)
[4]基于Bézier曲線的小直線段局部轉(zhuǎn)接光順研究[J]. 張勇,葉佩青,肖建新,張輝.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(19)
[5]基于圓弧過(guò)渡的五段S型加減速算法[J]. 司慧曉,吳文江,李浩.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2017(03)
[6]智能制造新模式下“中國(guó)制造”面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[J]. 伏琳.  機(jī)床與液壓. 2016(09)
[7]國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 蔡銳龍,李曉棟,錢思思.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2016(04)
[8]數(shù)控技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及策略綜述[J]. 葉佩青,張勇,張輝.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(21)
[9]一種小線段平滑過(guò)渡軌跡控制算法的實(shí)現(xiàn)[J]. 林峰,鄭力新.  成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(03)
[10]聚焦俄羅斯國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)[J]. 單希強(qiáng),周敏森,符祚鋼,李繼運(yùn),王黎明.  世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng). 2014(04)

博士論文
[1]微小線段高速加工的軌跡優(yōu)化建模及前瞻插補(bǔ)技術(shù)研究[D]. 金永喬.上海交通大學(xué) 2015
[2]基于特征的復(fù)雜工件數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 彭健鈞.中國(guó)科學(xué)院研究生院（沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所） 2012
[3]CNC系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平滑處理與輪廓誤差研究[D]. 孫建仁.蘭州理工大學(xué) 2012
[4]數(shù)控系統(tǒng)速度前瞻控制算法及其實(shí)現(xiàn)[D]. 王海濤.南京航空航天大學(xué) 2011
[5]高平穩(wěn)數(shù)控運(yùn)動(dòng)控制算法與系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)方法研究[D]. 何均.南京航空航天大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于開(kāi)放式數(shù)控的智能換刀系統(tǒng)研究[D]. 李宏宇.哈爾濱理工大學(xué) 2019
[2]基于Cardinal樣條曲線的微小線段間平滑過(guò)渡算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 袁家蘭.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所) 2018
[3]數(shù)控系統(tǒng)的加減速控制及在高速加工中的應(yīng)用[D]. 趙翔宇.蘭州交通大學(xué) 2015
[4]數(shù)控加工前瞻控制技術(shù)及應(yīng)用[D]. 金越.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[5]數(shù)控系統(tǒng)柔性加減速控制方法研究及軟件開(kāi)發(fā)[D]. 李曉輝.浙江大學(xué) 2007
[6]CNC數(shù)控系統(tǒng)加減速控制方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 商允舜.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3590677