基于正矢平方型曲线加减速算法的堆垛机立柱振幅研究

目的为了提高堆垛机运动的平稳性,解决传统S型曲线加减速算法中加加速度不连续而影响堆垛机立柱瞬时振幅的突变冲击问题,新提出一种正矢平方型曲线加减速算法。方法通过推导堆垛机立柱结构的振动方程,构造以正矢平方函数为核心的加减速算法模型,搭建Simulink振动仿真模型,之后与传统S型、正矢型曲线加减速算法一起代入Simulink振动模型进行对比仿真,再对立柱振幅结果进行分析。结果正矢型曲线加减速算法的振幅比传统S型曲线加减速算法的约减小了2.6%,正矢平方型曲线加减速算法的振幅比传统S型曲线加减速算法的大约减小了4.2%。结论所述正矢平方型加减速算法的速度、加速度、加加速度曲线皆连续。基于该算法的堆垛机兼顾平稳性的同时,立柱振幅更小,与其他算法相比,控制结果更优。

基于S型加减速的自适应前瞻NURBS曲线插补算法

为实现加工过程中进给速度和加速度的平滑过渡,减小其突变时对机床的冲击,更好地保证加工精度,提出一种基于S型加减速的前瞻自适应非均匀有理B样条曲线插补算法。该算法根据弓高误差的要求,确定出各插补点的自适应进给速度及位置参数,然后找出速度改变点及其等速区间。为避免相邻速度改变点间加减速过程的互相影响,分别在插补前瞻距离和预前瞻距离内,根据设备允许的最大加速度、加加速度以及S型加减速算法对各速度改变点参数进行分析,筛选出决定加减速过程的关键点,再进行S型加减速控制,使进给速度和加速度得以平滑过渡,从而满足机床加减速能力的要求。仿真结果表明,该算法能够满足高速高精度的要求,验证了其可行性。

NURBS曲线S型加减速反向修正插补算法研究

为了克服传统算法中减速点难以确定,轮廓误差较大的缺点,提出了反向修正插补算法。将分段后的曲线逐段取出,利用S型加减速算法进行速度规划,并对速度敏感点进行校正,在速度校验点处反向提取存储值进行正向插补,并根据速度波动率构造插补函数,基于Newton-Leibniz公式计算插补参数。仿真实验表明该方法在速度敏感点处速度、加速度、加加速度不超限,使插补误差保持在规定的范围之内,保证了加工质量。

NURBS曲线新S型加减速反向寻优插补算法研究

NURBS曲线的弧长与参数之间无精确的解析关系,导致基于S型加减速进行插补时,曲线长度计算和减速点的预测十分困难,为此提出了新S型反向寻优插补算法。首先建立新S型加减速模型,将分段后的曲线逐段取出,利用新S型算法进行速度规划。接着对速度敏感点进行校正,并反向插补寻找减速点。通过插补实例证明,该算法适应性、实时性较好,能够满足高速高精度数控加工的要求。

加加速度连续的S型加减速规划算法

传统S型加减速算法的加加速度不连续,起止端存在突变导致机床进给过程中产生柔性冲击和振动,为改善机床动力学性能,提出一种加加速度无突变且起止端连续的加减速曲线,其加速度曲线由三角函数与直线连接组成,与纯三角函数加减速曲线相比可控性更强,可充分发挥机床的最大加速度性能。根据该加减速曲线特征,分别提出位移适配法和区间判别法对加减速模式进行规划分析和探讨。区间判别法只需简单少量计算,便可快速寻找出速度取值区间,规划出曲线构型,通过一次方程求解即可获得完整加减速曲线参数,具有高效的求解效率。对规划方法给出了详细的数学描述,并对曲线算法进行仿真和实验,得到平滑连续的加速度与速度曲线。仿真和实验结果证明了研究内容的正确性和方法的可行性。

梯形加减速算法在伺服系统中的应用研究

伺服系统中经常出现大角度调转需求和追踪问题。典型PI算法在大角度调转时会出现严重的超调和振荡,因此要采取梯形加减速等改进算法来改善系统性能。分析了一种典型梯形加减速算法的原理,通过仿真和实际系统试验验证其效果,指出该算法对追踪问题具有的局限性,并提出了二次位置追踪算法和位置-速度追踪算法这2种减小局限性的方法。通过实际系统验证,证明改进方法有效。

一种简化S型加减速算法的研究

基于数控系统的加减速实现理论,研究了一种简化S型加减速速度曲线模型,并针对简化S型加减速模型分析了其加减速过程中的位移、速度、加速度等变化特征。通过对简化S型加减速模型的特性分析,提出在不同起点、终点速度要求下的速度曲线细分方法,并通过仿真验证其可行性。

步进电机S型加减速算法改善研究

步进电机控制系统运行过程中,传统的加速曲线由于存在突变的加速容易导致步进电机发生失步,对电机的精度控制与位置控制造成不良影响。以S型加减速算法控制电机为例,分析了S型加减速算法并进行了改善,改善后的S型加减速算法在控制步进电机的运行中速度变化均匀、过渡顺滑,在精度控制与位置控制中有良好的效果。

基于FPGA的运动控制系统加减速算法设计

为提高运动控制系统的实时性、运动精度、速度的平稳性,比较了各种加减速算法的优缺点、硬件实现的可行性等,采用FPGA实现了灵活的梯形加减速,利用滑动平均滤波器解决了加速度的跳变问题,实现了与S形加减速等效的加减速效果,最后给出了相应的RTL视图、程序流程图,并对这2种加减速曲线的实现方法进行了功能仿真验证及实验验证。

基于FPGA实现梯形-S形算法

阐述在分析梯形-S型加减速算法原理的基础上,通过使用查找表法,简化了梯形-S型加减速算法的实现,缩减了梯形-S型加减速算法所需的资源占比。基于算法进行仿真验证,搭建实验平台对算法进行证实,并且给出脉冲数据表的设计方法和梯形-S型加减速控制的RTL分析试图。实验分析表明,以查找表的方式进行梯形-S型加减速控制可以有效地减轻柔性冲击、提高控制精度、系统实时性高、占用FPGA资源少。

基于带约束的修正梯形加速度规律规划算法研究

传统的S型加减速算法是基于加速度和位移的约束,而在机器人的运动控制中需要带有速度的约束参数,故提出了一种带有速度与加速度约束的修正梯形加速度规律规划算法。根据该加减速曲线的特征,提出一种时间判别法对给定的约束参数进行轨迹规划,并将速度与加速度进行适配;另外,针对小位移、大加速度的约束参数,自动调整修正系数,对速度和加速度参数进行约束;最后给定约束参数对上述轨迹规划方法进行仿真实验,得到了基于约束参数的较好的速度与加速度曲线,表明了该轨迹规划方法的有效性,并且有效减少了冲击与振动。

前加减速控制时不到位插补算法的研究与应用

提出了一种应用于前加减速控制的不到位插补算法,用较小的加工精度损失换取段与段之间尽量高的速度平滑过渡,用较小的计算量满足经济型数控系统的设计需要。进行了算法原理论述,算法精度误差分析,并结合数控系统的应用,通过LabVIEW对实际效果进行了测试、分析。

平面型Hbot机构的运动控制算法

为更简便地实现对Hbot机构的运动控制,以Hbot结构3D打印机的X、Y平面为研究对象,对该结构进行运动分析,建立运动位移与步进电机运动之间的数学关系,得到机构的运动特性,并通过建立一个新的机构坐标系使运动分析简单化;根据机构运动特性,引入布兰森汉姆(Bresenham)直线算法实现该机构的直线运动,并将梯形加减速算法与Bresenham算法相结合对机构进行直线运动的速度规划;最后提出一种对机构运动误差进行修正的简单方法.结合Matlab对实验结果进行仿真,结果表明:运用以上算法基本可实现对该机构运动控制与运动误差修正,修正之后运动误差保持在-0.0780 mm附近波动.

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。

引入路径夹角的粒子群-禁忌搜索寻优的速度前瞻算法研究

对于数控系统中路径为连续微线段的情况,本文提出一种采用路径夹角进行优化的多轨迹速度前瞻算法。首先基于前后路径的约束关系初算衔接速度;其次,利用路径夹角对衔接速度和最大加加速度进行矢量函数映射;最后,将所得的加减速参数带入S加减速模型,得到非对称S型加减速数据。并且采用粒子群-禁忌搜索混合算法对路径夹角的调整系数进行优化,通过熵权法计算适应度函数合成指标的权重,得到全局最优解。结果表明,相较于传统S型加减速,本文采用的算法显著提高了加工效率,具有较高的柔性,极大的提升了加工精度。

NURBS曲线实时插补中S型加减速算法的研究

针对在高速高精度加工过程中非均匀B样条曲线(non-uniform rational B-spline,NURBS)的实时插补时,机床加减速容易出现冲击或者振荡现象,提出了S型加减速(S-shape ADC/DEC)前瞻方法。建立了曲线的S型加减速离散采样模型,提出了S型曲线加减速前瞻算法,通过此算法可以根据实际插补轨迹的几何特性,能够自适应地确定加减速点。仿真结果表明该算法可以在保证加工精度的同时有效消除加减速过程中对机床的冲击,提高加工精度。

危化品仓库堆垛安全距离的精确扫描定位监控算法的研究

根据危化品仓库码垛安全距离需要精确监控的需求,设计开发了一种精确扫描定位装置,将仓库划分为若干网格,对每个监测面测距扫描,获得每一个点的距离值和角度值,根据对应点是否与安全状态数值一致来判断堆垛的安全状态;硬件由控制器、细分驱动、步进电机、涡轮螺杆、工作台等组成;电机定位控制采用指数型加减速算法和闭环反馈调节相结合的控制算法,首先获得一个起跳频率,经过加减速控制阶段,到达目标位置附近,之后进入反馈调节阶段,控制步进电机到达指定位置;指数型加减速算法降低了启动和停止时加速度突变大小,避免了由于步进电机频率变化过快引起失步和堵转;实验结果表明,该装置及算法运行稳定,定位精度在0.022度左右,定位精度高,满足仓库安全距离扫描监控的精度要求。

核酸提取装置的移液精度优化设计研究

为了提高核酸提取装置的移液精度和稳定性,以基于空气置换原理、活塞驱动方式的移液模块作为研究对象,提出了一种基于正弦函数的S型加减速曲线算法,并将其与匀加减速、抛物线型加减速曲线算法进行了仿真对比和实验验证。结果表明:采用基于正弦函数的S型加减速曲线算法的核酸提取装置,在移液量为10μL、20μL、50μL、100μL和200μL的不同工作条件下,移液精度均取得了显著的提升,同时实验数据的CV值满足JJG 646-2006移液器检定规程。

嵌入式数控系统速度前瞻规划算法研究

梯形加减速法被广泛地应用到嵌入式数控系统当中,为了进一步追求平稳和高效,在连续多段前瞻算法的基础之上做了改进,提出了单段前瞻后顾算法;通过仿真实验,对比分析了3种不同速度规划算法的效率和平稳性。结果表明,单段前瞻后顾算法能有效避免单次连续规划段数对效率和平稳性的影响,且能够有效减少电机加减数次数,执行效率也得到了小幅提升,与前人相比有不同程度提高。此外,算法能够在嵌入式数控系统平台(STM32F407)上实现,测量结果与仿真吻合。

熔融沉积成型彩色3D打印控制研究

目前熔融沉积工艺(FDM)3D打印机大多数只能打印颜色单一的模型,为了改善这一现状,在深入研究现有3D打印机的基础上,设计出一套可以实现彩色成型的3D打印控制方案。该方案以Hbot机构为主要机械结构,使用混色挤出头作为成型挤出头,同时应用Bresenham直线算法,三次多项式型加减速控制算法对系统进行运动控制。为了验证该方案的有效性与稳定性,以过渡色打印和多色打印进行打印测试。结果表明,所提出的控制方案可以在精确地完成模型打印的前提下,同时保证很高的稳定性。