一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法及设备。所述方法，包括：多项式加减速参数预定、多项式加减速算法离散化处理、多项式加减速参数微调预处理；所述设备，包括PC机、可编程I/O接口卡、外围设备和机床主机。本发明专利技术的多项式加减速运动控制方法的加加速度一阶连续，具有较高柔性，避免了加速度和加加速度突变；通过离散化处理，使该控制方法适用于数据采样插补；通过微调预处理加减速规律参数，使加减速规律满足时间分割条件，消除了圆整误差，保证了运动精度和运动平滑性。在自主研发的基于Ubuntu的PC+可编程I/O接口的开放式数控系统，实现了该运动控制方法。实现了该运动控制方法。实现了该运动控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法及设备


[0001]本专利技术涉及一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法及设备。

技术介绍

[0002]加减速运动控制方法是影响高精高速数控加工精度的重要环节。目前常用的T型加减速运动控制方法的速度连续，但加速度会突变，会引起振动和噪声，存在柔性冲击。S型加减速方法的加速度曲线一阶连续，柔性较高，但是S型加减速方法的加加速度阶跃变化，仍存在一定的柔性冲击。三次S型曲线加减速算法的加加速度基本平稳变化，加工效率相对传统S型加减速算法略有提高，但加加速度仍存在突变。多项式加减速运动控制方法的加加速度至少一阶连续，系统具有更高的运动柔性，但如果加加速度阶数过高，会影响系统的实时性。针对加减速控制过程中存在的圆整误差问题，过去常用的方法是通过在减速过程后扩展一段低速运动过程来消除圆整误差，但有时需以低速运行很长距离才到达目标位置，效率低。对此，可以在减速过程中选取一个小于最大速度的速度值来修正圆整误差，能有效提高运动效率，但当终点速度不为零且误差小于以终点速度运动一个插补周期的距离时，会无法修正该误差。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法，其特征在于，包括多项式加减速参数预定、多项式加减速算法离散化处理、多项式加减速参数微调预处理。2.根据权利要求1所述的一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法，其特征在于，所述多项式加减速参数预定，即编写加减速配置文件，包括确定加工轨迹的起点速度v
s
、终点速度v
e
、算法最大速度v
m
、算法加速/减速阶段最大加速度a
ma
/a
md
、算法加速/减速阶段最大加加速度j
a
/j
b
、算法加速/减速阶段加加速度的最大变化斜率k
a
/k
b
和插补周期T。3.根据权利要求2所述的一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法，其特征在于，所述多项式加减速算法离散化处理，即将加加速度一阶连续的多项式加减速数学模型离散化，使其以插补周期数作为自变量，应用于数控加工系统的数据采样插补；多项式加减速算法分为加速、减速和匀速阶段，需分别进行离散化处理；对于离散化加速过程：加加速阶段包含周期数T1和T2，减加速阶段包含周期数T4和T5，令T1＝T2＝T4＝T5＝n
a
T，n
a
为插补周期数，匀加速阶段T3的周期数为m
a
，i为表示周期数的变量，则可推算出加速过程的加加速度j
i
公式如下：式中j
a
＝k
a
n
a
T根据微积分，可算出加速过程的加速度a
i
、速度v
i
和理论加速距离S
a
公式；根据速度和加速度的公式得：m
a
+2n
a
＝(v
m
‑
v
s
)/a
ma
T，为满足运动控制插补周期的时间分割条件，周期数必须为整数，取Z
a
为(m
a
+2n
a
)的上整数，重算加速度最大值：a
’
ma
＝(v
m
‑
v
s
)/Z
a
T，由加速度与加加速度的积分关系得：n
a
＝[a
’
ma
/(k
a
T2)]
1/2
，N
a
为n
a
的上整数，可得匀加速阶段周期数M
a
＝Z
a
‑
2N
a
，根据M
a
确定是否存在匀加速阶段T3；若M
a
>0，则存在匀加速阶段，则理论加速距离：S
a
＝(2N
a
+M
a
/2
‑
3/2)v
s
T+(2N
a
+M
a
/2+3/2)v
m
T若M
a
≤0，则理论加速距离：S
a
＝(2N
a
‑
3/2)v
s
T+(2N
a
+3/2)v
m
T。4.根据权利要求3所述的一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法，其特征在于，对于离散化减速过程：加减速阶段含周期数T7和T8，减减速阶段含周期数T
10
和T
11
，令T7＝T8＝T
10
＝T
11
＝n
d
T，n
d
为插补周期数，匀减速阶段T9的周期数为m
d
，则减速过程的加加速度公式如下：式中j
d
＝k
d
n
d
T
根据微积分，可算出减速过程的加速度a
i
、速度v
i
和理论减速距离S
d
公式；根据速度和加速度的公式算出(m
d
+2n
d
)，为满足时间分割条件，取Z
d
为(m
d
+2n
d
)的上整数，重算加速度最大值：a
’
md
＝(v
m
‑
v
e
)/Z
d
T，由加速度与加加速度的积分关系得：n
d
＝[a
’
md
/(k
d
T2)]
1/2
，N
d
为n
d
的上整数，可得匀减速阶段M
d
＝Z
d
‑
2N
d
，根据M
d
确定是否存在匀加速阶段T9；若M
d
>0，则存在匀减速阶段，则理论减速距离：S
d
＝(2N
d
+M
d
/2
‑
3/2)v
m
T+(2N
d
+M
d
/2+3/2)v
e
T若M
d
≤0，则理论减速距离：S
d
＝(2N
d
‑
3/2)v
m
T+(2N
d
+3/2)v
e
T。5.根据权利要求4所述的一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法，其特征在于，对于离散...

【专利技术属性】
技术研发人员：林述温，周锐标，田光清，李泽众，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：