嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的研究

传统的嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的应用存在实时性差、系统资源开销大,以及整体规划灵活性差的问题。为此,提出了基于PC加嵌入式系统的运动控制模式,通过PC图形化编程界面来完成加工路径整体速度规划和路径的加减速控制工作,并将前瞻控制的结果通过通信协议的扩充对每条加工路径起始和终止位置的加减速进行定义,嵌入式运动控制系统仅需按定义的内容来顺序执行每条加工指令,有效地克服了系统中存在的问题。

基于曲线长度自调整速度方程的非均匀有理B样条插补算法

针对非均匀有理B样条(NURBS)曲线加工过程中速度规划复杂、效率低以及机床震颤剧烈的问题,提出一种高效规划进给速度的NURBS插补算法。预处理过程计算出待加工NURBS曲线插补参数及误差速度,根据误差速度曲线分析加工路径的加减速情况,并基于加/减速区间长度自动调整三次多项式速度方程,实现平滑的速度与加速度曲线;实时插补过程采用基于Adams-Moulton方法计算初始参数,然后采用二分法对参数进行寻优,将插补过程中速度波动控制到加工要求精度范围内,从而降低机床的振动。通过MATLAB仿真,验证了所提算法加减速规划的高效性和参数计算的精确性,表明该算法在复杂曲线曲面加工领域可以提高机床加工效率与精度。

机器人点位控制速度规划算法选择策略

针对机器人点位控制的速度规划算法选择问题,提出了一种基于时间最优的选择策略。针对目前机器人点位控制广泛使用的S曲线加减速算法与修正梯形加减速算法,首先使用参数遍历法,获得两者在不同情况下各自的表示形式并进行组合,其次对所有组合情况下两者的运动效率进行比较,同时结合算法本身的特性,最终归纳总结得到选择策略。通过仿真实验可知,在运动参数已知的情况下选择的结果是基于时间的最优解,证明了选择策略的准确性。

用于电火花加工抬刀运动的速度规划算法

电火花加工时,通过采用周期性的抬刀运动来降低放电间隙中的蚀除物浓度,能在改进有效放电率的同时提高加工的稳定性。目前用于电火花加工抬刀运动的速度规划算法,如常数加加速度S形曲线速度规划,其加加速度变化是不连续的,常数加加速度由于阶跃变化会引起机床的冲击和振动,使放电间隙状态变得不稳定,从而导致加工的不稳定。提出了一种用于抬刀运动的连续加加速度的速度规划算法,根据抬刀最大速度、抬刀高度及机床Z轴允许的最大加加速度进行基于连续加加速度的速度规划。通过对该速度规划算法进行的加工比较验证实验可知,运用该速度规划方法可在保证加工效率的基础上,更好地减少对机床的冲击和振动,使加工过程更稳定。