一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法制造技术

本发明专利技术涉及激光切割数控加工技术领域，且公开了一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，所述衔接点为拐角的拐点，所述基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法的具体的实现步骤如下，步骤一，得到拐角处的轨迹线段模型。该基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法的有益效果在于，提出了一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，可用于单轴或平面多轴的稳定精确运动，本发明专利技术所述的混合角度分割方法能结合不同的角度大小和不同的速度约束大小，对过渡类型进行分割，实现了多种过渡模型相结合，相对于只使用单一的过渡模型，降低了计算量，在保证较高加工精度的同时，提高了机床加工的快速性，满足了机床柔性运动与平滑切割的需要。割的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法


[0001]本专利技术涉及激光切割数控加工
，具体为一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法。

技术介绍

[0002]随着科技进步，激光切割数控加工
发展迅速，相对于传统的接触式刀具切割数控机床，非接触式激光切割具有更高的加工速度以及切割效率，但在利用激光切割进行加工时，尤其在工件的转角处，如果不进行特殊处理，将难以达到预设的轮廓精度，甚至有可能出现过切现象，毁坏工件原材料，降低加工效率。
[0003]本专利技术针对数控系统的激光切割，结合小线段衔接点的角度以及速度约束，提出一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，该算法将根据轨迹线段之间不同的衔接角度以及速度约束进行分割，通过轨迹误差的约束，自适应的建立轨迹过渡模型，实现拐角的平滑过渡，同时建立自适应前瞻控制算法，实现轨迹高精度高速度加工，大大提高了加工效率，降低了加工成本，解决了在利用激光切割对工件转角处加工时，难以实现平滑过渡，无法达到预设的轮廓精度的问题，甚至有可能出现过切现象，毁坏工件原材料，从而降低了加工效率。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，所述衔接点为拐角的拐点，所述基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法的具体的实现步骤如下：
[0008]步骤一：得到拐角处的轨迹线段模型，计算衔接点夹角大小。
[0009]步骤二：根据衔接点的角度大小和速度约束，进行角度分割。
[0010]步骤三：建立拐角过渡模型，包括直接过渡、直线过渡和简化的三角函数过渡模型。
[0011]步骤四：根据步骤三建立的过渡模型，对衔接点的过渡速度进行计算。
[0012]步骤五：根据当前的运行速度，采用柔性加减速控制方法，自适应计算前瞻段数。
[0013]步骤六：采用正向、反向修正，确定衔接点最优过渡速度。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，具备以下有益效果：
[0015]该基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法的有益效果在于，提出了一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，可用于单轴或平面多轴的稳定精确运动，本专利技术所述的混合角度分割方法能结合不同的角度大小和不同的速度约束大小，对过渡类型进行分
割，实现了多种过渡模型相结合，相对于只使用单一的过渡模型，降低了计算量，在保证较高加工精度的同时，提高了机床加工的快速性，满足了机床柔性运动与平滑切割的需要。
附图说明
[0016]图1为本专利技术系统框图；
[0017]图2为本专利技术直线过渡示意图；
[0018]图3为本专利技术角度分割流程图；
[0019]图4为本专利技术三角函数过渡示意图；
[0020]图5为本专利技术加工轨迹示意图；
[0021]图6为本专利技术不带前瞻的速度示意图；
[0022]图7为本专利技术带前瞻的速度示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]请参阅图1
‑
7，一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，所述衔接点为拐角的拐点，所述基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法如图一所示，具体的实现步骤如下：
[0025]步骤一：得到轨迹线段模型，计算衔接点夹角大小。
[0026]步骤二：根据衔接点的角度大小和速度约束，进行角度分割。
[0027]步骤三：建立拐角过渡模型，包括直接过渡、直线过渡和简化的三角函数过渡模型。
[0028]步骤四：根据步骤三建立的过渡模型，对衔接点的过渡速度进行计算。
[0029]步骤五：根据当前的运行速度，采用柔性加减速控制方法，自适应计算前瞻段数。
[0030]步骤六：采用正向、反向修正，确定衔接点最优过渡速度。
[0031]步骤1.1：衔接点夹角α计算。
[0032]如图二所示，设P
i
‑1、P
i
、P
i+1
三点的坐标(已知)分别为(x
i
‑1，y
i
‑1)、(x
i
，y
i
)、(x
i+1
，y
i+1
)，线段P
i
‑1P
i
和P
i
P
i+1
的长度分别为l
i
‑1和l
i+1
。利用余弦定理计算线段夹角α
i
：
[0033][0034]步骤2.1：衔接点的过渡速度要受到最大加速度、最大速度以及轨迹线段长度的限制：
[0035][0036]V
i
≤V
max
[0037][0038]取三者最小值为速度约束值：
[0039][0040]步骤2.2：如图，P
i
‑1P
i
和P
i
P
i+1
为两条轨迹线段，P
i
为衔接点。以直线过渡为基础进行分析。
[0041]设允许的最大轮廓误差为E。因为直线过渡要满足在一个插补周期内过渡完成，所以要满足：
[0042]AB≤V
A
T
[0043]其中：
[0044][0045]根据步骤2.1的速度约束值，分情况讨论：
[0046]情况一：V
A
＝V
max
[0047]表明相邻两个衔接点的距离足够，并且衔接点的夹角很小，此时直接判定用直接过渡模式，忽略拐点直接过渡
[0048]情况二：
[0049]表明相邻两个衔接点的距离足够，带入约束公式得：
[0050][0051]解得：
[0052][0053]这个公式表明当此条件成立的时候，使用直线过渡法才能在最大轮廓误差E的限制下满足在一个插补周期内过渡；反之，当此条件不满足时，表示α角度过小以至于过渡线段在一个周期内跑不完，这种情况可以忽略拐角直接过渡。
[0054]同理，θ角相当于在直线过渡的同时，以A为衔接点的直接过渡，所以θ也要满足上面的条件，同时根据几何分析可以得出α＝2θ。
[0055]可以得出分割条件：
[0056]当时，忽略此处拐点，直接过渡；
[0057]当时，采用直线过渡模型；
[0058]当时，采用简化的三角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法，其特征在于：所述衔接点为拐角的拐点，所述基于混合角度分割的自适应前瞻控制算法的具体的实现步骤如下：Step1：依次读取拐角处相邻两条小线段的信息；Step2：根据拐角处衔接点的角度大小和速度约束进行角度分割；Step3：建立拐角过度模型；Step4：根据最大加速度、曲率和弓高误差对衔接点速度进行约束；Step5：采用sigmoid柔性加减速控制法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂伟刚，宋俊杰，但汉兵，刘新，
申请(专利权)人：深圳软动智能控制有限公司，
类型：发明
国别省市：