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。

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。

一种改进四次S曲线的加减速算法研究

传统数控机床中电机的运动控制采用梯形加减速、三次S形加减速控制算法,使得加速度和加加速度不连续,易对电机产生柔性冲击。采用四次S形加减速控制算法时,因计算繁琐,时间复杂度高,使得加工运行时间长。为改善这一状况,提出一种新的四次S形加减速控制算法并进行验证。结果表明:该算法能有效减少加工时间,降低加工中的柔性冲击,提高电机工作效率,延长电机的寿命和提升加工零件的质量。

三次多项式型段内加减速控制新方法

传统的加减速控制方法由于加速度的不连续性,易使机床产生冲击,影响零件加工质量和机床使用寿命.为此提出了一种三次多项式加减速控制模型.针对任意路径段在插补前加减速过程中需要预测减速点的问题,进一步提出了段内加减速控制新方法,实现了对实际减速点的确定.针对理论减速点与实际减速点不重合而导致当减速阶段结束时仍存在低速运行段的问题,实现了对减速点的误差补偿.仿真和试验结果表明,提出的方法能够实现在加工过程中实际减速点的动态、智能化判断,并能够在较高速度下补偿减速点误差,消除了低速运行时间,提高了加工效率.

三次多项式型微段高速加工速度规划算法研究

为满足高速数控加工的要求,提出了一种三次多项式加减速控制模型。该模型能保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击。针对连续微段的高速加工,建立了满足最大速度、最大加速度、几何运动轨迹及长度约束条件下的轨迹速度规划策略,并给出三次多项式型速度规划算法的实现流程图。试验结果表明,该算法能实现连续微段间进给速度的高速衔接,大大缩短加工时间并提高加工效率。该算法已成功应用于多坐标数控高速微细加工系统中。

发动机连杆裂解槽激光加工机床的加减速前瞻控制

为了提高发动机连杆裂解槽激光加工机床的加工效率,提出了一种对机床数控系统的加减速进行前瞻控制与S型曲线加减速相结合的方法。将高档数控系统常用的S型曲线加减速算法原有的七段过程简化为五段,将前瞻控制理论应用到S型曲线加减速算法中,在速度突变前提前规划速度,将这五段曲线中的位移、速度和加速度从连续量转变成离散的、周期变化的量,最后将改进后的算法移植到数控系统中。仿真结果表明,应用改进算法,变速后系统达到新稳态的时间缩短了3.5 ms,最大超调量是原来的80%。切槽实验结果表明:对连杆大头孔进行激光切槽后,裂解槽的槽深均匀无超差(裂解槽上各个点的槽深度差异小于±0.02 mm),完全符合后续加工要求,该方法大大提高了连杆裂解槽激光加工机床的稳定性以及速度和精度。

三次多项式型微段高速自适应前瞻插补方法

为实现微段的高速加工,提出一种三次多项式型高速自适应前瞻插补方法,该方法的实现包括前瞻插补预处理和实时参数化插补两部分。插补预处理时,按轨迹转接点最高速度确定、减速点位置自适应前瞻确定和整体跨段转接点速度校核三个步骤建立连续微段的高速自适应前瞻控制策略。实时插补时,基于三次多项式加减速控制模型为被前瞻插补多微段建立整体跨段参数化插补算法。结果表明,提出的方法能实现连续微段间进给速度的高速衔接与高速加工时减速点位置的前瞻确定,从而大大缩短加工时间并提高加工效率。该方法已成功应用于多坐标数控高速微细加工系统中。

连续时间周期化的NURBS曲线插补及其速度规划

根据机床动力学性能,提前预测NURBS曲线插补时的速度极小值点,以这些点为基准将曲线分段,同时估算每条子曲线的长度.利用捷度阶跃式7段S型加减速规律对每条子曲线进行连续时间域下的速度规划,以插补总时间周期化为原则对连续时间域下的加减速各阶段运行时间做周期化离散处理.为了减小子曲线间衔接速度的波动,提出连续时间域运行时间重新规划的方法.为了减小NURBS曲线实时插补时的速度波动率,提出利用反向二次插补法进行实时插补计算,该方法不需要迭代计算且计算精度较高.仿真实验结果表明,连续时间域重新规划和周期化离散处理方法能够实现捷度满足机床性能要求的S型加减速速度规划,且实时插补阶段的速度波动率能够达到10-6级.

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。

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。

数控机床上下料机器人运动控制轨迹优化研究

运动轨迹优化是工业机器人研究的一个重要领域。七段S型曲线是从传统的梯形加减速算法基础上发展而来的,尽管S型速度曲线控制算法提高了加减速过程中的稳定性,使运动过程中的速度变化连续,有较好的平滑性,但其加加速度仍存在阶跃变化问题,导致加速度存在明显的拐点,容易造成机器人在运动过程中发生冲击或振动。在上述研究的基础上,将多项式速度曲线控制算法与S型速度曲线控制算法相结合,提出了一种改进的S型速度曲线控制算法,通过优化加加速度,使其速度、加速度连续变化,曲线平滑性更好。在新代机械手臂控制系统下,对改进后S型速度曲线控制算法进行试验,证明所提出的算法在加减速过程中能够获得更加平滑的速度和加速度。

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。

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%.

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。