基于速度波動最小化的NURBS曲線前瞻與插補算法研究.pdf

1、提高復雜曲面的數(shù)控加工精度與效率一直是該領(lǐng)域?qū)W者與工程技術(shù)人員進行研究與探討的熱點,包括數(shù)控系統(tǒng)的軌跡插補原理與方法,數(shù)控系統(tǒng)的軌跡控制原理及高級控制方法。但是目前的速度規(guī)劃方法、插補方法仍然有許多不足之處,如目前速度規(guī)劃只是做到了加速度連續(xù),插補方法的速度波動依然較大,數(shù)控的控制方法較為落后。鑒于上述問題,本文研究了復雜曲面幾何數(shù)控加工理論。針對數(shù)控加工機床軌跡速度控制及插補,本文分析了計算機數(shù)字控制制造中插補過程的具體實現(xiàn)算法,研究

2、了前人設(shè)計與之執(zhí)行過程相應(yīng)的六個模塊,尋找模塊中復雜冗余的算法,并且針對這些模塊進行優(yōu)化。在速度規(guī)劃模塊中,計算拐點處速度約束并依據(jù)三角函數(shù)進行加減速速度規(guī)劃,使得插補過程中速度變化更加平滑;在插補初值計算中,論文設(shè)計了三階擬合多項式法,不同于泰勒展開法,該算法去除了截斷誤差;在反饋校正中,設(shè)計弦截法進行迭代,使得算法更加簡單。本文給出了躍度連續(xù)的數(shù)字加工軌跡速度控制、速度規(guī)劃與速度波動最小化的插補算法,并將其算法擴展到應(yīng)用,并在 DS

3、P控制平臺上進行了試驗驗證。本文開展的研究工作可歸納如下:
　　1.針對速度規(guī)劃模塊,在分析三角正弦函數(shù)基礎(chǔ)上,對機械運動躍度進行了三角函數(shù)加減速度模式設(shè)定,通過依次積分獲得了加速度,速度模式設(shè)定,建立了加速(ACC),勻速(DEC),減速(CF)三種運動基本方式,其中各子段可能出現(xiàn)的七種速度曲線類型包括 ACC+CF+DEC、ACC+DEC、ACC+CF、CF+DEC、ACC、DEC和CF。
　　2.針對曲線參數(shù)-弧長擬合

4、模塊,在對拉格朗日算子優(yōu)化方法以及二分法研究基礎(chǔ)上,設(shè)計了特有的AloZeroArkmis擬合算法,在算法中首次利用三階多項式進行了擬合,確保了曲線C0的連續(xù)性,通過仿真實驗驗證了該多項式擬合算法具有良好的快速性能,同時獲得了比七階多項式擬合算法更好的波動特性。
　　3.針對現(xiàn)有的插補方案,提出了精插補輪廓誤差控制實驗方案。首先在計算機上完成粗插補計算,然后將插補點批量發(fā)送到運動控制器進行精插補,最后再控制電機運行。通過粗精二級插