發(fā)布時間：2017-06-16 21:01

  本文關(guān)鍵詞：NURBS曲線插補算法及加減速控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為數(shù)控裝備核心的數(shù)控系統(tǒng)所具有的插補功能以及插補算法的性能優(yōu)劣,是評價CNC控制系統(tǒng)性能的重要指標。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng),絕大多數(shù)僅支持直線、圓弧或拋物線插補功能,不能直接加工自由曲線曲面。NURBS曲線插補功能的提出,為數(shù)控裝備以高速、高精度的方式加工具有復(fù)雜曲線曲面的零部件提供一種解決方案,也是開發(fā)高速、高精度CNC系統(tǒng)所要解決的關(guān)鍵問題之一。本文從提高NURBS曲線插補算法的實時性,以及加減速控制方法的速度變化平穩(wěn)性兩個方面展開了研究工作,具體如下。首先,介紹了NURBS曲線的基本理論,闡述了基于泰勒展開法的NURBS曲線插補算法、基于牛頓迭代法的NURBS曲線插補算法的插補原理、迭代過程、迭代初值的獲取及迭代終止條件等,并分析了這兩種插補算法存在的問題。其次,在基于牛頓迭代法的NURBS曲線插補算法的基礎(chǔ)上,提出了基于割線法的NURBS曲線插補算法。該算法利用割線法替代牛頓迭代法實現(xiàn)下一插補點參數(shù)的求取,從而避免了牛頓迭代法中復(fù)雜的求導(dǎo)過程,在不損失插補精度的前提下提高了插補的實時性。再次,分析了T型加減速控制方法和S型加減速控制方法的控制模型及各自優(yōu)缺點,并提出了基于多項式的5段式加減速控制方法。該方法中,令加加速度的變化隨著事先設(shè)定的多項式所描述的趨勢變化,從而使得加加速度變化連續(xù)、加速度變化平穩(wěn),避免了S型加減速中的加加速度突變的,加速度變化的不平穩(wěn)等問題。最后,以C#語言為工具,與MATLAB軟件相配合,搭建了仿真平臺,并對基于割線法的NURBS曲線插補算法的實時性以及基于多項式的5段式加減速控制方法的速度變化平穩(wěn)性進行了仿真驗證。
【關(guān)鍵詞】：NURBS曲線 割線法 插補算法 加減速控制 數(shù)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659;TP391.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景和意義10-13
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述13-15
• 1.2.1 NURBS曲線插補算法現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 加減速控制算法現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第2章 NURBS曲線基本理論17-24
• 2.1 NURBS曲線理論基礎(chǔ)17-20
• 2.1.1 NURBS曲線的定義17-18
• 2.1.2 NURBS基函數(shù)定義18
• 2.1.3 NURBS曲線的特性18-20
• 2.2 NURBS曲線值的獲取20-22
• 2.2.1 節(jié)點所在區(qū)間的確定20
• 2.2.2 基函數(shù)的計算20-22
• 2.3 NURBS曲線弓高誤差的計算22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 基于割線法的NURBS曲線插補算法研究24-34
• 3.1 NURBS曲線插補原理24-25
• 3.2 泰勒展開法在NURBS曲線插補中的應(yīng)用25-26
• 3.2.1 泰勒展開法的插補過程25-26
• 3.2.2 存在的問題分析26
• 3.3 牛頓迭代法在NURBS曲線插補中的應(yīng)用26-29
• 3.3.1 迭代過程26-28
• 3.3.2 迭代初值的獲取與迭代式運算終止條件28-29
• 3.3.4 基于牛頓迭代法的NURBS曲線插補流程29
• 3.3.5 存在的問題分析29
• 3.4 基于割線法的NURBS曲線插補算法研究29-33
• 3.4.1 迭代過程的改進30
• 3.4.2 迭代初值的獲取及迭代式運算終止條件30-32
• 3.4.3 基于割線法的NURBS曲線插補流程32-33
• 3.5 插補精度及實時性分析33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第4章 基于多項式的5段式加減速控制方法研究34-46
• 4.1 T型加減速控制方法34-36
• 4.1.1 T型加減速控制模型34-36
• 4.1.2 存在的問題36
• 4.2 S型加減速控制方法36-39
• 4.2.1 5 段式S型加減速控制方法模型36-39
• 4.2.2 5 段式S型加減速控制方法存在問題39
• 4.3 基于多項式的5段式加減速控制方法研究39-45
• 4.3.1 基于多項式的5段式加減速控制方法模型39-44
• 4.3.2 基于多項式的5段式加減速控制性能分析44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 仿真驗證及結(jié)果分析46-58
• 5.1 仿真環(huán)境、工具及實驗對象46-47
• 5.2 仿真平臺的搭建及仿真流程47-49
• 5.2.1 仿真平臺的搭建47-48
• 5.2.2 實驗仿真流程48-49
• 5.3 基于割線法的NURBS插補算法實時性驗證49-52
• 5.3.1 仿真參數(shù)49
• 5.3.2 仿真結(jié)果及分析49-52
• 5.4 基于5段式多項式加減速算法速度平穩(wěn)性驗證52-56
• 5.4.1 仿真參數(shù)53
• 5.4.2 仿真結(jié)果及分析53-56
• 5.5 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻59-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果62-63
• 致謝63

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周勝德;梁宏斌;喬宇;;基于NURBS曲線插補的五段S曲線加減速控制方法研究[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2011年04期

2 鄔再新;張萬軍;胡赤兵;張峰;;NURBS曲線修正插補算法的研究[J];制造業(yè)自動化;2011年22期

3 于志宏;陳剛;;NURBS曲線插補理論與實踐[J];制造技術(shù)與機床;2010年11期

4 趙國勇;徐志祥;趙福令;;高速高精度數(shù)控加工中NURBS曲線插補的研究[J];中國機械工程;2006年03期

5 郝雙暉;宋芳;金立川;宋寶玉;蔡一;;同周期控制NURBS曲線高速高精度插補算法研究[J];機械設(shè)計與制造;2010年07期

6 劉華東;姜文新;李躍中;;基于NURBS曲線的并聯(lián)數(shù)控機床插補算法研究[J];電大理工;2010年02期

7 楊旭靜;胡仲勛;鐘志華;;面向刀具路徑生成的NURBS曲線擬合算法研究[J];中國機械工程;2009年08期

8 鄔再新;王佳;唐翠萍;;NURBS曲線的平滑自適應(yīng)插補算法研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2010年04期

9 王海濤;趙東標;高素美;;NURBS曲線實時插補中S型加減速算法的研究[J];山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2010年01期

10 劉繼勝;;參數(shù)插補NURBS曲線建模及控制方法研究[J];機械工業(yè)信息與網(wǎng)絡(luò);2007年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊旭靜;胡仲勛;;NURBS曲線擬合及刀具路徑生成算法研究[A];2007年中國機械工程學(xué)會年會論文集[C];2007年

2 曹文君;;探討雙圓弧樣條逼近NURBS曲線法在船體三維設(shè)計外板零件展開中的應(yīng)用[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張榮鑫;基于小波理論的船體NURBS曲線曲面光順性研究[D];大連理工大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫利克;NURBS曲線插補算法及加減速控制方法研究[D];燕山大學(xué);2016年

2 王佳;NURBS曲線的自適應(yīng)插補技術(shù)研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

3 趙輝良;面向切削、研拋的高效NURBS曲線插補算法研究[D];湘潭大學(xué);2010年

4 潘瑛;人工智能算法在NURBS曲線降階方面的若干研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

5 劉可照;基于機床動力學(xué)特性的NURBS曲線直接插補的研究[D];華中科技大學(xué);2004年

6 蘭浩;NURBS曲線整體光順逼近算法研究與應(yīng)用[D];西安理工大學(xué);2008年

7 岳云平;基于FPGA的高性能硬件NURBS曲線插補算法的研究和實現(xiàn)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

8 趙錄剛;NURBS曲線的光順問題研究[D];西北大學(xué);2001年

9 王群;五軸聯(lián)動雙NURBS曲線插補算法研究[D];湖南大學(xué);2012年

10 趙明旭;拋光機床的PID控制及NURBS曲線插補研究[D];吉林大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：NURBS曲線插補算法及加減速控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：456395