基于速度前瞻的數(shù)控系統(tǒng)連續(xù)軌跡控制算法設(shè)計及實(shí)現(xiàn).pdf

1、數(shù)控系統(tǒng)的加工路徑主要由直線和圓弧構(gòu)成，由直線構(gòu)成的加工路徑中通常存在以高曲率和尖角為代表的速度敏感點(diǎn)，常規(guī)控制方式在發(fā)現(xiàn)這些敏感點(diǎn)時已經(jīng)沒有足夠的路徑長度來減速，以較高速度通過敏感點(diǎn)，由于雕刻系統(tǒng)的響應(yīng)頻率跟不上數(shù)控系統(tǒng)控制頻率的變化，加工過程中就會發(fā)生撞擊和丟步現(xiàn)象。
　　本文采用了速度前瞻控制技術(shù)、指數(shù)速度規(guī)劃算法和逐點(diǎn)比較插補(bǔ)算法，開發(fā)了數(shù)控雕刻機(jī)的速度控制系統(tǒng)。速度前瞻控制技術(shù)可以有效預(yù)測并圓弧過渡敏感點(diǎn)；指數(shù)速度規(guī)劃算

2、法可以減小升降速時間，明顯提高加工效率；逐點(diǎn)比較插補(bǔ)算法以最逼近的方式對加工路徑進(jìn)行插補(bǔ)。前瞻控制技術(shù)的核心思想是：對待加工數(shù)據(jù)先做前瞻預(yù)處理，找出加工路徑中的敏感點(diǎn)，并對敏感點(diǎn)做圓弧過渡自適應(yīng)擬合；根據(jù)自適應(yīng)擬合得到的安全速度，對敏感點(diǎn)之前的數(shù)據(jù)段做加減速劃分，到達(dá)圓弧擬合起點(diǎn)時加工速度和安全速度一致，因此數(shù)控系統(tǒng)能平穩(wěn)地通過敏感點(diǎn)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)指數(shù)速度模型建立了直線擬合方式的指數(shù)加減速速度表，提高了數(shù)控系統(tǒng)的加工效率。常規(guī)插補(bǔ)方式以

3、基準(zhǔn)軸的速度為參考比例發(fā)送脈沖，對長短軸互換的轉(zhuǎn)折點(diǎn)加工軸的控制頻率會突然跳躍，從而發(fā)生撞擊現(xiàn)象；新算法中將原來插補(bǔ)方式改變?yōu)橐院铣伤俣鹊闹瘘c(diǎn)比較方式發(fā)送脈沖，這種方式有效地減小了頻率跳躍對數(shù)控系統(tǒng)的影響。對上述新的控制算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，對比常規(guī)控制方式，新的控制算法可以有效判斷并自適應(yīng)擬合敏感點(diǎn)；段內(nèi)加減速規(guī)劃算法中，減速點(diǎn)的判斷準(zhǔn)確，到達(dá)圓弧擬合起點(diǎn)時加工速度與安全速度基本一致。最后，對實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)與加工過程中產(chǎn)生的誤差做了分析，找出誤

4、差產(chǎn)生的原因，并找到合適的解決方案減小了誤差對加工效果的影響。
　　本課題采用了上述算法針對美工雕刻機(jī)開發(fā)了一套速度控制算法。對控制算法做加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，敏感點(diǎn)圓弧自適應(yīng)擬合的誤差達(dá)到0.002 mm，加工精度達(dá)到0.0025 mm/脈沖，當(dāng)加工速度4 m/min和加速度4002mm/s時，步進(jìn)電機(jī)的起始加工頻率是100 Hz，控制系統(tǒng)的最大輸出頻率是26666.7 Hz。實(shí)驗(yàn)加工過程中數(shù)控系統(tǒng)的加工速度平穩(wěn)；加工質(zhì)量和加工效率比常