一种圆弧轨迹速度自适应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种圆弧轨迹速度自适应控制方法，包括：遍历闭合曲线的各坐标点，计算基于各相邻坐标点所组成的线段的斜率，根据斜率计算出相邻线段速度方向变化的夹角作为拐角；根据相邻线段所对应的拐角对拐点速度进行约束；提取闭合曲线中的圆弧轨迹，并计算各个圆弧轨迹的半径、圆心、线速度，根据各个圆弧轨迹的线速度对构成圆弧轨迹的拐点对应的拐点速度进行约束更新；根据更新后的各个拐点的拐点速度、各相邻坐标点所构成的线段长度，利用速度倒推法对拐点速度进行约束更新；利用加减速算法对闭合曲线进行插补，并限制圆弧轨迹的最大速度，完成闭合曲线的速度规划。本发明专利技术能有效提高切割轨迹中圆弧轨迹的切割效率及切割精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种圆弧轨迹速度自适应控制方法


[0001]本申请属于运动控制
，具体涉及一种圆弧轨迹速度自适应控制方法。

技术介绍

[0002]在裁床、模板机等设备的运动控制中，运动轨迹是由上位机发送的PLT文件决定，PLT文件由构成轨迹的一系列坐标点和指令组成，控制器对PLT文件进行解析并通过速度规划算法和插补算法控制电机运动。
[0003]目前传统的速度规划算法主要是通过坐标点组成线段所构成的夹角大小对拐角速度进行规划。对于切割轨迹中长直线与圆弧衔接的这类轨迹，衔接点的拐角过小，利用传统的速度规划方法则会造成衔接处的速度过大，导致过切现象；并且对于切割轨迹中半径不同的圆形轨迹，利用传统的速度规划算法则会造成各种圆形轨迹的拐角速度相同，导致切割精度与效率降低。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种圆弧轨迹速度自适应控制方法，有效提高切割轨迹中圆弧轨迹的切割效率及切割精度。
[0005]为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：
[0006]一种圆弧轨迹速度自适应控制方法，所述圆弧轨迹速度自适应控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆弧轨迹速度自适应控制方法，其特征在于，所述圆弧轨迹速度自适应控制方法，包括：步骤1、遍历PLT文件中闭合曲线的各坐标点，计算基于各相邻坐标点所组成的线段的斜率，根据斜率计算出相邻线段速度方向变化的夹角作为拐角；步骤2、以每一坐标点作为拐点，根据相邻线段所对应的拐角对拐点速度进行约束；步骤3、提取闭合曲线中的圆弧轨迹，并计算各个圆弧轨迹的半径、圆心、线速度，根据各个圆弧轨迹的线速度对构成圆弧轨迹的拐点对应的拐点速度进行约束更新；步骤4、根据步骤3更新后的各个拐点的拐点速度、各相邻坐标点所构成的线段长度，利用速度倒推法对拐点速度进行约束更新；步骤5、利用加减速算法对闭合曲线进行插补，并限制圆弧轨迹的最大速度，完成闭合曲线的速度规划。2.如权利要求1所述的圆弧轨迹速度自适应控制方法，其特征在于，所述计算基于各相邻坐标点所组成的线段的斜率，根据斜率计算出相邻线段速度方向变化的夹角作为拐角，包括：已知PLT文件中任意连续三点坐标为P
i
(x
i
,y
i
)，P
i+1
(x
i+1
,y
i+1
)，P
i+2
(x
i+2
,y
i+2
)，则计算相邻线段P
i
P
i+1
和P
i+1
P
i+2
的拐角θ
i+1
如下：如下：如下：如下：θ
i+1
＝acos(cosα*cosβ+sinα*sinβ)*(180/π)其中，角α为经过拐点P
i+1
前的速度与X轴正方向的夹角，角β为经过拐点P
i+1
后的速度与X轴正方向的夹角。3.如权利要求1所述的圆弧轨迹速度自适应控制方法，其特征在于，所述根据相邻线段所对应的拐角对拐点速度进行约束，包括：令经过拐点前的速度为v，经过拐点后的速度为v'，且速度v和速度v'大小相同、方向不同，速度变化量在一个插补周期内，即速度变化量Δv为：Δv＝a
max
T式中，a
max
为X轴和Y轴的最大合加速度，T为插补周期；设速度v与X轴正方向的夹角为α，速度v'与X轴正方向的夹角为β，则速度v和速度v'在X、Y轴方向上的速度分量的大小为：v
x
＝vcosαv'
x
＝v'cosβv
y
＝vsinα
v'
y
＝v'sinβ设a
max_x
、a
max_y
分别为X轴和Y轴最大允许加速度，则经过拐点前后的速度在X、Y轴方向上的速度变化为：v'
x
‑
v
x
＝v'cosβ
‑
vcosα＝a
max_x
Tv'
y
‑
v
y
＝v'sinβ
‑
vsinα＝a
max_y
T由于速度v'和速度v大小相等，方向不同，则有v'＝v，设拐点处的速度为v
m
，计算出v
m
的速度为：且进一步调整拐点速度v
m
为：式中，v
turn
为用户设定的拐弯系数。4.如权利要求1所述的圆弧轨迹速度自适应控制方法，其特征在于，所述提取闭合曲线中的圆弧轨迹，并计算各个圆弧轨迹的半径、圆心、线速度，根据各个圆弧轨迹的线速度对构成圆弧轨迹的拐点对应的拐点速度进行约束更新，包括：步骤3.1、取PLT文件中的连续三个坐标点P
i
、P
i+1
、P
i+2
，令初始值i＝0，i最大值为N
‑
3，N为闭合曲线中坐标点的总个数，计算这三个点所组成的两条线段P
i
P
i+1
和P
i+1
P
i+2
的差值为Δl
i
和对应的拐角为θ
i+1
，判断θ
i+1
是否小于拐角阈值θ
angle
，若满足转到步骤3.2，若不满足，则i＝i+1，并转到步骤3.1；步骤3.2、判断圆弧点的数量pointSum是否为0，若pointSum为0，则圆弧起始点序号Startnum＝i，pointSum＝pointSum+1，圆弧线段长度差值D_value＝Δl
i
，且i＝i+1并转到步骤3.1；若pointSum不为0，转到步骤3.3；步骤3.3、判断Δl
i
与D_value的差值的绝对值是否小于设定阈值L
dis
，若满足，转到步骤3.4；若不满足，转到步骤3.6；步骤3.4、判断当前圆弧半径R是否为0，若R为0，则继续判断pointSum是否大于6，若pointSum大于6，取序号为Startnum、Startnum+2、Startnum+5三点坐标确定圆弧，计算圆弧的半径R、圆心坐标CentrePoint，并跳到步骤3.5，若pointSum小于6，则pointSum＝pointSum+1，i＝i+1，转到步骤3.1；若R不为0，跳到步骤3.5；步骤3.5、判断当前拐点P
i
与圆心CentrePoint的距离是否在半径R的阈值内，若满足，则pointSum＝pointSum+1，i＝i+1，转到步骤3.1；若不满足，转到步骤3.6；步骤3.6、判断pointSum是否大于6，若大于6，圆弧终点序号Endnum＝i，取序号为Startnum、三点坐标确定圆弧，计算圆弧的线速度Vel，Vel＝2πnR+V
start
，n为转速，V
start
为起跳速度，并转到步骤3.7；若pointSum小于6，则更新Startnum＝i，pointSum＝1，D_value＝Δl
i

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，尹超，罗立锋，
申请(专利权)人：金华凯晖智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：