进给速度实时动态规划方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种进给速度实时动态规划方法及系统，所述方法包括以下步骤：根据当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度将调速到结束速度的过程分为第一阶段和第二阶段；规划所述第一阶段的加速度变化过程，并根据所述第一阶段的加速度变化过程计算所述第一阶段的第一运动距离；规划第二阶段的加速度变化过程，并根据所述第二阶段的加速度变化过程计算所述第二阶段的第二运动距离；在所述第一运动距离、第二运动距离之和小于或等于剩余运动距离时，根据所述第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程获得当前时刻目标进给速度曲线。本发明专利技术规划的进给速度可实现时间最优，并适合不同数字控制系统。

Feed rate real-time dynamic programming method and system

The invention provides a method and a system for real-time dynamic programming of feed speed, which comprises the following steps: dividing the process of adjusting speed into the first stage and the second stage according to the feed speed at the current moment and the target feed speed at the current moment; planning the acceleration change process of the first stage and according to the first stage The acceleration change process of the first stage calculates the first motion distance of the first stage; the acceleration change process of the second stage is planned, and the second motion distance of the second stage is calculated according to the acceleration change process of the second stage; the sum of the first motion distance, the second motion distance is less than or When the residual motion distance is equal, the target feed velocity curve at the current time is obtained according to the acceleration change process of the first stage and the acceleration change process of the second stage. The feed speed planned by the invention can achieve the best time and is suitable for different digital control systems.

【技术实现步骤摘要】
进给速度实时动态规划方法及系统
本专利技术涉及数控系统领域，更具体地说，涉及一种进给速度实时动态规划方法及系统。
技术介绍
在数控加工中，需要随时改变进给速度，例如通过倍率调节开关或旋钮来改变加工进给速度，在手轮模拟时使加工进给速度跟随手摇速度，在手动运动时使轴的进给速度在慢速和快速之间切换等。而进给速度的响应性能直接影响到加工零件的表面质量和加工效率，因此进给速度的实时动态规划是数控系统中必不可少的功能之一。进给速度的实时动态规划是在获取新的目标速度值后对后续的进给速度进行实时重新规划，要求重新规划后的进给速度与规划之前的进给速度在速度和加速度上连续。目前的进给速度规划大多涉及运动速度的静态规划方法，如S型进给速度曲线规划方法、梯型进给速度规划方法、三角函数进给速度规划方法等，在这些方法中，初始和结束的加速度必须为零。而在实际操作中，初始的加速度不一定为零，进给速度可能处于加速、匀速或减速之间的任意状态，因此上述方法不适用。此外，现有的采用三次多项式加减速模型进行进给速度规划的方法，其规划的进给速度不是时间最优的，并且不适用于轨迹距离改变的场合，应用范围有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述进给速度规划的应用范围有限的问题，提供一种进给速度实时动态规划方法及系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种进给速度实时动态规划方法，包括以下步骤：根据当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度将调速到结束速度的过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为由当前时刻进给速度调速到当前时刻目标进给速度的过程，所述第二阶段为由当前时刻目标进给速度调速到结束速度的过程；根据所述当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度、当前时刻的加速度、最大允许加速度、最大允许加加速度、最大允许减速度，规划所述第一阶段的加速度变化过程，并根据所述第一阶段的加速度变化过程计算所述第一阶段的第一运动距离；根据所述当前时刻目标进给速度、结束速度、最大允许加速度、最大允许减速度以及最大允许加加速度，规划第二阶段的加速度变化过程，并根据所述第二阶段的加速度变化过程计算所述第二阶段的第二运动距离；在所述第一运动距离、第二运动距离之和小于或等于剩余运动距离时，根据所述第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程获得当前时刻目标进给速度曲线。在本专利技术所述的进给速度实时动态规划方法中，所述方法包括：在所述第一运动距离、第二运动距离之和大于剩余运动距离时，调整所述当前时刻目标进给速度，并根据调整后的当前时刻目标进给速度，重新规划第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程，直到所述第一运动距离、第二运动距离之和与剩余运动距离之差的绝对值小于预设值。在本专利技术所述的进给速度实时动态规划方法中，所述调整所述当前时刻目标进给速度，并根据调整后的当前时刻目标进给速度，重新规划第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程包括：(a1)使当前时刻目标进给速度V1＝0.5(Vlow+Vhigh)，其中Vlow为所述结束速度，Vhigh为前一次规划时的当前时刻目标进给速度；(a2)根据当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度将调速到结束速度的过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为由当前时刻进给速度调速到当前时刻目标进给速度的过程，所述第二阶段为由当前时刻目标进给速度调速到结束速度的过程；(a3)根据所述当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度、当前时刻的加速度、最大允许加速度、最大允许加加速度、最大允许减速度，规划所述第一阶段的加速度变化过程，并根据所述第一阶段的加速度变化过程计算所述第一阶段的第一运动距离；(a4)根据所述当前时刻目标进给速度、结束速度、最大允许加速度、最大允许减速度以及最大允许加加速度，规划第二阶段的加速度变化过程，并根据所述第二阶段的加速度变化过程计算所述第二阶段的第二运动距离；(a5)判断所述第一运动距离、第二运动距离之和与剩余运动距离之差的绝对值是否小于预设值，并在所述第一运动距离、第二运动距离之和与剩余运动距离之差的绝对值小于所述预设值时，执行步骤(a6)，否则执行步骤(a7)；(a6)根据所述第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程获得当前时刻目标进给速度曲线；(a7)在所述第一运动距离、第二运动距离之和大于所述剩余运动距离时，使Vhigh的值为所述当前时刻目标进给速度，并返回步骤(a1)；在所述第一运动距离、第二运动距离之和小于或等于所述剩余运动距离时，使Vlow的值为所述当前时刻的目标进给速度，并返回步骤(a1)。在本专利技术所述的进给速度实时动态规划方法中，在所述当前时刻目标进给速度大于当前时刻进给速度时,所述规划所述第一阶段的加速度变化过程包括：若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量大于第一临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：加加速、匀加速、减加速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度；若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量小于或等于第一临界速度并大于第二临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：加加速、减加速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度；若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量小于或等于第二临界速度并大于第三临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度调整过程：减加速、加减速、减减速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度的相反数；若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量小于第三临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度调整过程：减加速、加减速、匀减速、减减速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度的相反数；若当前时刻的加速度小于零，且所述第一阶段的速度改变量大于第一临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：减减速、加加速，匀加速、减加速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度；若当前时刻的加速度小于零，且所述第一阶段的速度改变量小于或等于第一临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：减减速、加加速、减加速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度。在本专利技术所述的进给速度实时动态规划方法中，在所述当前时刻目标进给速度大于当前时刻进给速度时,所述规划所述第一阶段的加速度变化过程包括：若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量大于第一临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：减加速、加减速，匀减速、减减速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度的相反数；若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量小于或等于第一临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：减加速、加减速、减减速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度的相反数；若当前时刻的加速度小于零，且所述第一阶段的速度改变量大于第一临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：加减速、匀减速、减减速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度的相反数；若当前时刻的加速度小于零，且所述第一阶段的速度改变量小于或等于第一临界速度并大于第二临界速度时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种进给速度实时动态规划方法，其特征在于，包括以下步骤：根据当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度将调速到结束速度的过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为由当前时刻进给速度调速到当前时刻目标进给速度的过程，所述第二阶段为由当前时刻目标进给速度调速到结束速度的过程；根据所述当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度、当前时刻的加速度、最大允许加速度、最大允许加加速度、最大允许减速度，规划所述第一阶段的加速度变化过程，并根据所述第一阶段的加速度变化过程计算所述第一阶段的第一运动距离；根据所述当前时刻目标进给速度、结束速度、最大允许加速度、最大允许减速度以及最大允许加加速度，规划第二阶段的加速度变化过程，并根据所述第二阶段的加速度变化过程计算所述第二阶段的第二运动距离；在所述第一运动距离、第二运动距离之和小于或等于剩余运动距离时，根据所述第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程获得当前时刻目标进给速度曲线。

【技术特征摘要】
1.一种进给速度实时动态规划方法，其特征在于，包括以下步骤：根据当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度将调速到结束速度的过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为由当前时刻进给速度调速到当前时刻目标进给速度的过程，所述第二阶段为由当前时刻目标进给速度调速到结束速度的过程；根据所述当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度、当前时刻的加速度、最大允许加速度、最大允许加加速度、最大允许减速度，规划所述第一阶段的加速度变化过程，并根据所述第一阶段的加速度变化过程计算所述第一阶段的第一运动距离；根据所述当前时刻目标进给速度、结束速度、最大允许加速度、最大允许减速度以及最大允许加加速度，规划第二阶段的加速度变化过程，并根据所述第二阶段的加速度变化过程计算所述第二阶段的第二运动距离；在所述第一运动距离、第二运动距离之和小于或等于剩余运动距离时，根据所述第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程获得当前时刻目标进给速度曲线。2.根据权利要求1所述的进给速度实时动态规划方法，其特征在于，所述方法包括：在所述第一运动距离、第二运动距离之和大于剩余运动距离时，调整所述当前时刻目标进给速度，并根据调整后的当前时刻目标进给速度，重新规划第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程，直到所述第一运动距离、第二运动距离之和与剩余运动距离之差的绝对值小于预设值。3.根据权利要求2所述的进给速度实时动态规划方法，其特征在于，所述调整所述当前时刻目标进给速度，并根据调整后的当前时刻目标进给速度，重新规划第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程包括：(a1)使当前时刻目标进给速度V1＝0.5(Vlow+Vhigh)，其中Vlow为所述结束速度，Vhigh为前一次规划时的当前时刻目标进给速度；(a2)根据当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度将调速到结束速度的过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为由当前时刻进给速度调速到当前时刻目标进给速度的过程，所述第二阶段为由当前时刻目标进给速度调速到结束速度的过程；(a3)根据所述当前时刻进给速度、当前时刻目标进给速度、当前时刻的加速度、最大允许加速度、最大允许加加速度、最大允许减速度，规划所述第一阶段的加速度变化过程，并根据所述第一阶段的加速度变化过程计算所述第一阶段的第一运动距离；(a4)根据所述当前时刻目标进给速度、结束速度、最大允许加速度、最大允许减速度以及最大允许加加速度，规划第二阶段的加速度变化过程，并根据所述第二阶段的加速度变化过程计算所述第二阶段的第二运动距离；(a5)判断所述第一运动距离、第二运动距离之和与剩余运动距离之差的绝对值是否小于预设值，并在所述第一运动距离、第二运动距离之和与剩余运动距离之差的绝对值小于所述预设值时，执行步骤(a6)，否则执行步骤(a7)；(a6)根据所述第一阶段的加速度变化过程以及第二阶段的加速度变化过程获得当前时刻目标进给速度曲线；(a7)在所述第一运动距离、第二运动距离之和大于所述剩余运动距离时，使Vhigh的值为所述当前时刻目标进给速度，并返回步骤(a1)；在所述第一运动距离、第二运动距离之和小于或等于所述剩余运动距离时，使Vlow的值为所述当前时刻的目标进给速度，并返回步骤(a1)。4.根据权利要求1所述的进给速度实时动态规划方法，其特征在于，在所述当前时刻目标进给速度大于当前时刻进给速度时,所述规划所述第一阶段的加速度变化过程包括：若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量大于第一临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：加加速、匀加速、减加速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度；若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量小于或等于第一临界速度并大于第二临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度变化过程：加加速、减加速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度；若当前时刻的加速度大于或等于零，且所述第一阶段的速度改变量小于或等于第二临界速度并大于第三临界速度时，按以下顺序规划所述第一阶段的加速度调整过程：减加速、加减速、减减速，且所述第一阶段的起始加加速度为最大允许加加速度的相反数；若当前时刻的加速度大于或等于零...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕，
申请(专利权)人：深圳市汇川技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44