基于S型加减速的六关节机器人速度平滑控制算法

针对机器人在工作过程中实时进行速度控制的目的,需要机器人控制器计算出不超过各物理轴最大加速度和加加速度限制值的速度变化过程。采用了S型加减速算法控制各物理轴从一点坐标到下一点坐标的线性移动,使各物理轴达到独自平滑过渡,满足了机器人在实际运行过程中的要求。通过C++程序验证计算出机器人在点到点模式的运动过程中各个物理轴的运动轨迹,其最大误差控制在10-4范围内,具有计算简单、速度过渡平顺可控、运动轨迹精度高等优点。

一种S型加减速组合的速度规划算法

针对传统NURBS曲线插补S型加减速的改进难以在加工柔性和加工效率上同时兼顾的问题,提出一种将多种S型加减速组合的速度规划算法。选取分别在加工柔性和加工效率上单独改进的两种S型加减速,并设计了一种兼顾柔性和效率的新改进S型加减速。在速度规划中,根据简化后的4种加减速形式,灵活组合这3种S型加减速,并采取合并曲线分段的速度平滑方式,减少了曲线段间的速度波动。仿真结果表明:该算法能在提高加工效率的同时满足加加速度的连续,最终实现加工柔性和加工效率的兼得。

柔性S型加减速控制算法研究

为满足高速高精数控加工的要求,提出了一种柔性S型加减速控制模型。该模型能够减少加工过程中机床振动,避免产生较大的冲击。本文结合控制的思想,为不同路径设置不同的加加速度最大值。通过相邻路径间的夹角对最大加加速度进行调节,进而实现对系统的柔性控制。实验结果表明,该算法在避免较大冲击的前提下,能够实现路径间的高速衔接,有效提高了加工效率。

高速平滑S曲线加减速速度控制算法研究

针对S型曲线加减速算法的加加速度曲线是阶跃变化的,即其存在拐点,在高速加工过程中容易引起数控机床的冲击与振动,提出了能避免加加速度阶跃变化的平滑S型曲线加减速控制算法,根据曲线长度将平滑S型曲线加减速控制分为完整平滑加减速过程和不完整平滑加减速过程,并都建立了详细的算法。最后用流量计转子截面曲线摆线段作为实例并与S曲线加减速控制算法进行了仿真对比,验证该算法的正确性。验证结果表明:该算法不仅可保证速度和加速度连续,而且加加速度也呈线性规律变化,避免了加减速过程中的加加速度阶跃现象,提高了数控系统加减速平滑性、柔性。

基于三次S型速度控制算法的移动机械臂末端振动研究

移动机械臂在实际工作环境中,受其自身柔性特征和外部因素的影响而引起机械臂末端的振动,而速度控制是实现机械臂末端抑振的有效手段之一。以UR10机械臂和Husky移动平台组成的移动机械臂为研究对象,针对梯形和S型速度控制算法的不足,提出一种三次S型速度控制算法,通过建立移动机械臂刚柔耦合动力学的理论和仿真模型得到移动机械臂末端的振动位移曲线和加速度变化曲线,验证了三次S型速度控制算法的正确性和抑振效果的有效性。

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。

数控加工中S型曲线柔性加减速控制算法研究

针对数控加工中传统S型加减速算法加加速度存在阶跃的问题,提出了一种四阶S型曲线柔性加减速算法。首先在传统S型加减速控制的基础上,将加加速度的变化规律设计为三角形状连续变化,构建新的加减速控制模型;然后采用分类讨论和循环迭代相结合的方法进行算法求解,采用匀速补偿法克服不同精度要求下算法耗时不稳定的问题;最后通过MATLAB仿真和实例加工对所提出的算法进行验证。实验结果表明:所提出的算法解决了传统S型加减速算法加加速度存在阶跃的问题,在满足数控系统实时性要求的前提下,提高了数控加工的运动平稳性,为数控系统提供了一种可行实用的轨迹规划方案。

参数限制快速求解S曲线加减速控制算法研究

利用等效的梯型加减速方法,通过参数限制求得系统的实际加速度和速度,避免了一般S型曲线加减速求解过程中的不足。该方法简单、实用,且具有加减速处理时间短、实时性强的特点。此算法已在新开发的基于NC指令解释的数控仿真系统上实现。

数控系统中S型曲线加减速控制算法研究

为了解决数控系统中S型加减速算法解析式方法缺乏的问题,提出一种7段式S型曲线加减速控制算法。该算法将所有7段式S型曲线可能出现的情况归纳为11个一元多次方程,再利用求根公式得到加减速时间。自主研发一种多轴运动控制卡,验证了7段式S型曲线加减速控制算法的所有情况。验证结果表明:该算法简单有效、运行稳定,能够满足高速高精度数控要求。

基于S曲线加减速控制的列车运行速度控制研究

针对目前轨道交通乘客日益增长的舒适性需求,本文旨在探讨基于S曲线加减速控制方法的轨道交通列车运行速度控制。该方法已应用于全自动运下列车运行速度控制中。经过试验验证,该方法能够使列车在加减速过程中平稳运行,并满足速度要求。研究结果表明,基于S曲线加减速控制方法的轨道交通列车运行速度控制效果良好。

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。

始末速度不为零的S型加减速时间规划算法研究

针对始末速度不为零的非对称S型加减速时间难以规划问题,把加速度曲线分为7个时间段,对关于加速度变化时间的方程组进行分析,化简为一元高次方程,并根据其变化的单调性构造其平方函数,使其转换为单一凸形函数,进而利用牛顿迭代求出其收敛值并根据效率最优原则和加速度、速度约束条件进行修正;对匀加速度时间的规划,直接根据其公式特点,转换为一元二次方程进行规划并根据效率最优原则和加速度、速度约束条件进行修正;对于匀速运动时间直接根据一元一次方程的解法进行规划。该算法解决了现有始末速度不为零的S型加减速时间规划过程复杂、繁琐问题,提供了一种简洁、高效的加减速时间规划算法。通过仿真与试验可知,本算法求解效率提高10.8%,插补效率提高1.32%,插补效果满足精度要求,同时证明了该算法简洁、高效、运行稳定、能够满足高速高精数控要求。

售货机升降系统S型速度控制策略

在传统三闭环控制方式下,售货机升降接货系统易因启停过程中加速度突变产生冲击,导致系统运行不平稳。针对这一问题,文中对传统升降系统加减速控制策略进行改进,加入前馈和微分负反馈,提出一种S型速度曲线控制算法。根据路径规划判别条件将S型速度曲线分为七段式、六段式和四段式3种,并给出各路径约束条件下的参数求解方法和具体执行流程。将该算法运用到升降控制系统中进行仿真和实际工况测试,实验结果表明,与传统三闭环控制相比,文中所提控制策略可以提高售货机升降系统运行的平稳性,减小冲击,使速度曲线更加柔和,并能够保持较好的跟踪性能。

柔性S曲线加减速控制算法研究

为提高码垛机器人码垛过程中运动的平稳性,减小因加加速度突变产生的振动,提出了五段正弦S曲线加减速控制算法。构建了该算法的加加速度、加速度、速度、位移的函数模型,同时,根据始末速度不同、路径段长度不同,结合牛顿迭代法,完成了五段正弦S曲线加减速控制算法的规划及求解。仿真结果表明:五段正弦S曲线加减速控制算法能够保证加加速度、加速度的连续平稳变化,减小码垛过程中因加加速度突变出现的振动,有效提高了码垛的平稳性。

基于新型柔性加减速控制算法的前瞻插补研究

为解决数控系统处理连续微线段时启停频繁以及插补过程中加速度突变等问题,通过建立圆弧过渡转接模型,根据转折点处的约束条件规划出过渡圆弧处的最优衔接速度,基于新型柔性加减速控制算法对多轨迹段进行速度前瞻规划。经过实验验证,该前瞻插补算法输出的轨迹误差不超过系统给定的最大值,且速度和加速度曲线连续平滑,在满足加工要求的同时能最大限度地提高加工效率,达到了实验最初设计目的。

S曲线加减速速度控制新方法

依据数控加工的实际条件,提出了一种新型的S曲线加减速算法。在单段路径中,通过选取的初速度和末速度,计算得到加速区、匀速区和减速区的时间长度,消除了一般S曲线加减速方法在单一路径中初速度和末速度相同的约束。在多段路径中,分析了拐角处夹角大小和路径长度对速度的限制条件,进而采用移动窗口策略得到预处理段内各拐点速度。通过实例仿真,表明该方法在单段和多段路径加工过程中能有效缩短加工时间。

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。

基于分段刀轨S曲线加减速控制的进给速度优化研究

针对采用恒定进给速度加工复杂曲面的加工效率不高问题,研究了基于分段刀轨加减速过渡的进给速度优化方法。以刀轨几何特点和机床运动学特性为约束,将刀轨进行分段并为每个刀轨段规划进给速度;在相邻的刀轨段中,以S曲线加减速控制中的加速和匀速或匀速和减速方式对进给速度进行过渡处理。实验结果表明了文中方法是可行和有效的。

基于牙科CT转台的新型S形加减速算法

牙科CT在拍摄X片时,牙科CT转台需要频繁启停。为了实现电机启停平稳、无冲击,通过对各种加减速算法的了解,提出一种新型的5段S形加减速算法,并将此算法应用到牙科CT机转台中。通过对加减速算法分析,简化了加减速算法,并仿真验证了该算法的正确性。通过对该算法和传统S形加减速算法进行对比试验,证明该算法不仅可以实现速度的高度平滑,而且转台运转时振荡很小。