基于速度波動(dòng)最小化的NURBS曲線前瞻與插補(bǔ)算法研究.pdf

1、提高復(fù)雜曲面的數(shù)控加工精度與效率一直是該領(lǐng)域?qū)W者與工程技術(shù)人員進(jìn)行研究與探討的熱點(diǎn),包括數(shù)控系統(tǒng)的軌跡插補(bǔ)原理與方法,數(shù)控系統(tǒng)的軌跡控制原理及高級(jí)控制方法。但是目前的速度規(guī)劃方法、插補(bǔ)方法仍然有許多不足之處,如目前速度規(guī)劃只是做到了加速度連續(xù),插補(bǔ)方法的速度波動(dòng)依然較大,數(shù)控的控制方法較為落后。鑒于上述問題,本文研究了復(fù)雜曲面幾何數(shù)控加工理論。針對(duì)數(shù)控加工機(jī)床軌跡速度控制及插補(bǔ),本文分析了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制制造中插補(bǔ)過程的具體實(shí)現(xiàn)算法,研究

2、了前人設(shè)計(jì)與之執(zhí)行過程相應(yīng)的六個(gè)模塊,尋找模塊中復(fù)雜冗余的算法,并且針對(duì)這些模塊進(jìn)行優(yōu)化。在速度規(guī)劃模塊中,計(jì)算拐點(diǎn)處速度約束并依據(jù)三角函數(shù)進(jìn)行加減速速度規(guī)劃,使得插補(bǔ)過程中速度變化更加平滑;在插補(bǔ)初值計(jì)算中,論文設(shè)計(jì)了三階擬合多項(xiàng)式法,不同于泰勒展開法,該算法去除了截?cái)嗾`差;在反饋校正中,設(shè)計(jì)弦截法進(jìn)行迭代,使得算法更加簡(jiǎn)單。本文給出了躍度連續(xù)的數(shù)字加工軌跡速度控制、速度規(guī)劃與速度波動(dòng)最小化的插補(bǔ)算法,并將其算法擴(kuò)展到應(yīng)用,并在 DS

3、P控制平臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。本文開展的研究工作可歸納如下:
　　1.針對(duì)速度規(guī)劃模塊,在分析三角正弦函數(shù)基礎(chǔ)上,對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)躍度進(jìn)行了三角函數(shù)加減速度模式設(shè)定,通過依次積分獲得了加速度,速度模式設(shè)定,建立了加速(ACC),勻速(DEC),減速(CF)三種運(yùn)動(dòng)基本方式,其中各子段可能出現(xiàn)的七種速度曲線類型包括 ACC+CF+DEC、ACC+DEC、ACC+CF、CF+DEC、ACC、DEC和CF。
　　2.針對(duì)曲線參數(shù)-弧長(zhǎng)擬合

4、模塊,在對(duì)拉格朗日算子優(yōu)化方法以及二分法研究基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了特有的AloZeroArkmis擬合算法,在算法中首次利用三階多項(xiàng)式進(jìn)行了擬合,確保了曲線C0的連續(xù)性,通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該多項(xiàng)式擬合算法具有良好的快速性能,同時(shí)獲得了比七階多項(xiàng)式擬合算法更好的波動(dòng)特性。
　　3.針對(duì)現(xiàn)有的插補(bǔ)方案,提出了精插補(bǔ)輪廓誤差控制實(shí)驗(yàn)方案。首先在計(jì)算機(jī)上完成粗插補(bǔ)計(jì)算,然后將插補(bǔ)點(diǎn)批量發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行精插補(bǔ),最后再控制電機(jī)運(yùn)行。通過粗精二級(jí)插