全程S曲线加减速控制的自适应分段NURBS曲线插补算法

为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速类型和自适应调整速度曲线加减速时间。在固定插补周期下,与单独自适应算法、5段式S曲线加减速控制方法的仿真结果相比,在满足加速度与加加速度限制条件,且最大弦高误差不超过0.5μm时,该算法插补精度高于单独自适应算法,与5段式S曲线加减速控制方法近似,且其全程平均进给速度比5段式S曲线加减速控制方法平均进给速度提高21.7%,达到594mm/s。

一种适用于前瞻的高精度7段式非对称S曲线加减速控制

提出采用一种7段式非对称S曲线加减速控制方法,根据轨迹段的特征推导和规划实际应用中可能出现的8种类型加速度曲线。考虑到工程应用中离散实现上述算法时存在精度损失,提出插补时间圆整和插补点参数内部整数计算方法的精度控制策略以满足高精度的控制要求。基于浮点双精度型TI DSP67系列芯片的控制器硬件平台,对所提出的加减速控制方法和精度控制策略进行实验验证。实验结果表明:该算法能够有效规划8种类型的加减速曲线,并且根据精度控制策略得到的轨迹位置计算精度能达到0.01μm。

一种优化轨迹段间衔接速度的自适应前瞻控制

为实现数控系统中轨迹段的高速高精加工,提出一种优化轨迹段间衔接速度的自适应前瞻控制算法。在传统轨迹段间速度衔接模型的基础上,该前瞻算法增加了非对称S曲线加减速控制的轨迹长度约束,并根据相邻两段轨迹的长度变化,自适应规划出轨迹段间的最优衔接速度。通过自主开发的x-y数控系统平台进行验证,综合加工性能试验的加工精度可以达到?0.6 mm,加工效率提高9.8%。结果表明所提出的自适应前瞻算法可避免回溯计算转接点速度时计算量显著增加这一问题,并在加工过程中减少大量微小轨迹段的进给轴频繁启停,从而使相邻轨迹段间衔接速度平滑性、加工效率和加工精度方面相对于传统前瞻算法都有明显提高。