一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法技术

一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法，属于数控加工运动控制领域。首先构建了新的加减速控制模型，然后给出了详细的算法实现方案，采用分类讨论和循环迭代相结合的方法进行算法实现，同时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，在无复杂函数运算、参数控制灵活、计算稳定可靠的基础上，解决了传统S型曲线加加速度存在阶跃的问题，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加减速规划方案。

A flexible acceleration and deceleration planning method for asymmetric quadric curve

【技术实现步骤摘要】
一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法
本专利技术属于数控加工运动控制领域，涉及一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法。
技术介绍
随着工业现代化水平的不断发展，制造业对数控加工提出了更高的要求，数控系统正朝着高速高精、高可靠性方向发展，而加减速规划是影响数控系统性能的一项关键技术。目前，工程上使用较多的是直线加减速和S型加减速。直线加减速实现简单、计算效率高，但是规划出的速度曲线平滑性差，一般只适用于低端数控系统。S型加减速控制可规划出速度和加速度均连续变化的轨迹曲线，满足一般的数控加工要求，然而S型加减速控制的加加速度在起点和终点以及正负值的转接点位置均存在突变，在高速加工中，会导致机床系统产生振动和冲击，因此很难满足高速高精度加工的要求。而当前存在的改进方案，仍存在一定的缺陷：(1)采用三角函数或指数函数类曲线进行改进，虽避免了加加速度阶跃，但影响了嵌入式系统的实时性和计算精度，在实际数控系统中很少使用；(2)加速阶段和减速阶段的非对称性只是起始速度和终点速度是不相等的，但是加速阶段与减速阶段的参数值是相等的，意味着加速过程和减速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤一、非对称性四次曲线柔性加减速规划模型构建/n构建的加减速规划模型包含加速运动阶段、匀速运动阶段和减速运动阶段；加加速度的变化规律为三角形状连续变化，向上逐次积分得到加速度、速度和位移变化规律，规划出的加加速度、加速度、速度和位移分别是连续变化的一次、二次、三次和四次曲线；加速阶段和减速阶段的参数值均可不同，完整的加减速过程被划分为11个运动阶段，每个运动阶段都有相对应的参数函数表达式；/n步骤二、非对称性四次曲线柔性加减速规划实现方案/n总体实现流程包括以下处理步骤：/nS1，输入系统给定参数，包括：待加工路径长度L、...

【技术特征摘要】
1.一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、非对称性四次曲线柔性加减速规划模型构建
构建的加减速规划模型包含加速运动阶段、匀速运动阶段和减速运动阶段；加加速度的变化规律为三角形状连续变化，向上逐次积分得到加速度、速度和位移变化规律，规划出的加加速度、加速度、速度和位移分别是连续变化的一次、二次、三次和四次曲线；加速阶段和减速阶段的参数值均可不同，完整的加减速过程被划分为11个运动阶段，每个运动阶段都有相对应的参数函数表达式；
步骤二、非对称性四次曲线柔性加减速规划实现方案
总体实现流程包括以下处理步骤：
S1，输入系统给定参数，包括：待加工路径长度L、起始速度Vs和终点速度Ve、机床运行最大速度Vmax、加速运动阶段的最大加速度Aa和最大加加速度Ja、减速运动阶段的最大加速度Ad和最大加加速度Jd；
S2，取可达到的最大速度Vmax_act＝Vmax，校验此时加速阶段和减速阶段的最大加速度可达性，并分别求出加速阶段的位移长度Sa和减速阶段的位移长度Sd；
S3，判断待加工路径长度L与Sa+Sd的大小关系，从而校验机床运行最大速度Vmax可达性，当机床运行最大速度可达时，则实际可达到的最大速度取机床运行最大速度，并跳转至步骤S6；当机床运行最大速度不可达时，至步骤S4；
S4，设置精度误差δ和最大可迭代次数Count；确定迭代区间[Vmax_low,Vmax_up]；并通过循环迭代法求解实际可达到的最大速度，当在最大可迭代次数内达到系统精度要求时，则实际可达到的最大速度取当前求解出来的最大速度值，并跳转至步骤S6；当算法迭代次数达到最大可迭代次数仍不满足系统精度要求时，至步骤S5；
S5，采用匀速补偿法，实际可达到的最大速度取当前区间下边界值，并在匀速阶段对位置进行补偿；
S6，解析求解时间参数Ti值，i＝1,2,...,11，并结束流程。


2.根据权利要求1所述的一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法，其特征在于，定义所研究加减速规划的加加速度、加速度、速度和位移与时间参数t的函数表达式分别为j(t)、a(t)、v(t)和s(t)，步骤一中，所述11个运动阶段各自相对应的参数函数表达式为：
(1)当t∈[0,t1)时，各参数函数表达式如式(1)所示；



(2)当t∈[t1,t2)时，各参数函数表达式如式(2)所示；



(3)当t∈[t2,t3)时，各参数函数表达式如式(3)所示；



(4)当t∈[t3,t4)时，各参数函数表达式如式(4)所示；



(5)当t∈[t4,t5)时，各参数函数表达式如式(5)所示；



(6)当t∈[t5,t6)时，各参数函数表达式如式(6)所示；



(7)当t∈[t6,t7)时，各参数函数表达式如式(7)所示；



(8)当t∈[t7,t8)时，各参数函数表达式如式(8)所示；



(9)当t∈[t8,t9)时，各参数函数表达式如式(9)所示；



(10)当t∈[t9,t10)时，各参数函数表达式如式(10)所示；



(11)当t∈[t10,t11)时，各参数函数表达式如式(11)所示；



其中，t1～t11分别表示为各个运动阶段的转接点时刻；τ1～τ11分别表示局部时间坐标，即τi＝t-ti-1；T1～T11分别表示各个运动阶段的持续运行时间；
当加减速规划模型确定后，轨迹曲线由系统给定参数唯一确定；根据系统给定参数求解出Ti值，i＝1,2,...,11，分别代入各运动段的位移函数s(t)、速度函数v(t)、加速度函数a(t)和加加速度函数j(t)表达式，便可确定t时刻轨迹状态，进行后续插补处理。


3.根据权利要求2所述的一种非对称性四次曲线柔性加减速规划方法，其特征在于，
步骤S2中的计算过程具体方式为：
S2.1，取可达到的最大速度Vmax_act为机床运行最大速度Vmax，即令Vmax_act＝Vmax；
S2.2，校验此时加速阶段最大加速度Aa可达性，并计算加速阶段的位移长度Sa；
①当(Vmax_act-Vs)≥2Aa2/Ja时，则说明加速阶段能达到最大加速度Aa，计算加速阶段各...

【专利技术属性】
技术研发人员：张相胜，朱道坤，王国先，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32