基于粒子群优化的改进四次S型加减速控制算法

针对基于传统三次S型加减速算法在数控机床起止端加加速度不连续,存在柔性冲击,以及传统四次S型加减速算法模型繁复,时间复杂度高的问题,设计加加速度曲线在加速区间、减速区间的开始和结束阶段连续不断变化,提高了速度曲线变化的平滑性,减低了工件加工运行时间。同时,提出一种基于粒子群算法的速度规划方法,根据加减速控制模型构建其适应度函数,继而得到加减速规划所需的所有参数。最后通过MATLAB对所提算法进行仿真实验。结果表明:所提算法能有效降低系统的柔性冲击,并提高加工精度和运行效率。

基于FPGA的4次加减速运动控制算法研究

针对传统查表法和卷积法在加减速控制中存在运行时间长、加速度以及加加速度不连续的缺点,在分析梯形、S形加减速算法原理的基础上提出基于现场可编程门阵列的4次S形加减速连续积分控制算法。该算法采用Ver⁃ilog硬件描述语言编写电机控制程序,并利用Modelsim软件进行加减速功能仿真。实验结果表明,与查表法和卷积法加减速控制算法相比,该算法对步进电机进行加减速控制能够缩短加工时间、减少电机失步、提高工作效率,对于优化运动控制系统具有重要意义。

三次S曲线加减速算法研究

针对直线加减速和指数加减速算法中加速度不连续,易对机床产生冲击的问题,提出了一种三次S曲线加减速算法,给出了相应的加加速度、加速度、速度和位移的计算表达式。利用最优化原理,对加减速控制中可能出现的各种情况进行了速度规划。仿真结果表明:该算法能保证加速度和加加速度的平稳变化,避免产生大的冲击,提高了数控系统的运动稳定性;算法简单智能,可根据路径长度自适应地重新规划速度,提高了加工效率。

基于多项式的S曲线加减速运动控制算法构建

加减速运动控制算法性能直接影响数控机床、机器人等控制系统的运动效率、运动精度和运动的平稳性。提出由目标需求构建S形曲线的思路,并针对常见的七段、五段S形曲线加减速控制算法存在的问题,构建一种以五次多项式为基础的三段S形曲线加减速控制算法。该运动控制算法简化了传统S形加减速控制算法,其加速度、速度、位移曲线连续可导,运动平稳、无冲击,加速、减速运动效率高。通过MATLAB仿真和螺孔阵列加工试验证明,该算法比传统S形加减速控制算法在加速、减速过程具有更高的运动效率和平稳性。

基于Adams的6R选矸机械臂关节速度规划

设计了一种6R选矸机械臂并提出了一种三次S形加减速控制算法来提高其运动平稳性。首先建立梯形、7段S曲线加减速控制算法,通过分析这2种算法对机器人运动平稳性的影响,提出了一种三次S形加减速控制算法。利用Adams对3种算法进行仿真分析,结果表明新型的S形加减速控制算法在提高6R选矸机械臂的运动平稳性方面更具优势并为6R选矸机械臂后续的运动控制分析和优化奠定了基础。

基于混合驱动的分离罗拉运动轨迹规划研究

针对当前棉精梳机分离接合机构运动输出特性固定、振动大等问题,分析棉精梳机分离罗拉分离接合工艺,确定分离罗拉运动的位移关键点位置,根据差动轮系的运动规律提出交替驱动和分段驱动2种动力分配方案,并采用三次样条曲线作为交替驱动位移曲线、S型加减速曲线作为分段驱动位移曲线,通过对比分析得到最佳分离罗拉运动轨迹。指出:当设定棉纤维长度为30 mm时,2种驱动方案均能满足分离接合要求;采用混合驱动机构对分离罗拉高速正反转运动进行分解,实现伺服电机混合驱动分离罗拉,其运动性能更佳。

腰轮转子建模与高速高精度加工研究与分析

建立了腰轮转子数字化实体模型;提出了在腰轮转子加工制造过程中,采用三次NURBS样条曲线插补替代通常的微直线拟合插补;研究了腰轮转子摆线段三次NURBS曲线插补算法;为了解决NURBS曲线自适应速度控制存在的速度冲击问题,采用S曲线加减速控制策略重新规划进给速度;应用MATLAB软件模拟摆线段三次NURBS样条曲线插补算法并与微直线拟合插补算法进行了比较;最后在数控机床上对三次NURBS样条曲线插补算法进行了数控加工验证并与微直线拟合插补算法进行了比较,结果证明NURBS样条曲线插补算法具有更快的速度和更高的精度。

数控锁孔机控制系统设计

为了提高数控锁孔机的加工准确性、稳定性及加工效率,课题组提出了一种基于ARM?Cortex?-M7内核的ARM平台嵌入式控制系统。采用正则表达式的译码方法,设计了人机交互模块;基于7段柔性S形加减速控制算法设计了伺服电机驱动模块;设计了MCU主控模块、接口电路模块和整个系统的电源管理模块,并根据每一模块的功能需求设计了相应的控制软件。经过测试验证表明:该控制系统操作简单,实现了快速和稳定的精确加工,提高了生产效率和加工质量,降低了加工成本。该系统能使数控锁孔机实现自动化生产。

冲压机器人关节速度规划

设计一种四自由度冲压机器人,建立梯形加减速控制算法、S曲线加减速控制算法,通过分析速度、加速度、加加速度对冲压机器人运动的影响,为提高其运动的平稳性,提出一种三次S曲线加减速控制算法,通过ADAMS仿真对比3种控制算法的性能,得出三次S曲线加减速控制算法在运动规划中更具优势,为冲压机器人后续的运动分析和优化提供了参考。

上下料机器人关节速度规划

新兴的高新技术产业和智能化产业推动了上下料机器人的快速发展,但是其运动的平稳性限制着进一步的推广与应用。设计了一种4R上下料机器人。首先建立梯形、7段S曲线加减速控制算法,通过分析这两种算法对机器人运动平稳性的影响,提出了一种新型的S形加减速控制算法。利用ADAMS对三种算法进行仿真分析,结果表明新型的S形加减速控制算法在提高4R上下料机器人的运动平稳性方面更具优势并为4R上下料机器人后续的运动控制分析和优化奠定了基础。

数控插补中基于运动曲线的局部优化和基于前瞻控制的整体优化

数控加工在机械制造领域具有举足轻重的作用,如何在满足加工精度的前提下提高加工速度是数控加工的一个关键问题.据数学机械化方法,将插补问题分解为局部优化和整体优化两部分,其中局部优化是在线段连接处通过采用二次曲线(抛物线)和三次曲线族过渡的方法,提高线段连接处的通过速度,使得局部通过速度最优;同时根据加工误差确定线段连接处的插补时间,并以插补时间为参数对线段连接处的插补参数统一进行调整,提高了数控软件的智能性.在局部优化的基础上进一步进行整体优化,即采用基于直线加减速和S型加减速控制方式的前瞻处理算法,对加工路径进行有效预测,避免了因突然加减速造成机床振动,从一定程度上保证整体加工速度的提高,采用符号与数值混合算法,算法简单,保证了计算精度和速度,满足实时加工的要求.算法在蓝天数控系统上进行了实际加工验证,结果表明该算法达到了预期效果,验证了算法的有效性.与当前已有算法相比,根据机床加工参数不同,加工速度提高了50%-170%.