多軸數(shù)控系統(tǒng)的運動控制算法研究與開發(fā).pdf

1、數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)在裝備制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)的運動控制技術(shù)也對制造裝備的性能起著決定性的作用。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，先進(jìn)制造技術(shù)對數(shù)控系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。為了滿足先進(jìn)制造技術(shù)的需求、實現(xiàn)高性能的數(shù)控系統(tǒng)，本文圍繞高性能數(shù)控系統(tǒng)的柔性加減速控制、速度前瞻控制、插補算法、速度平滑處理和切向跟隨算法等方面展開研究。
　　針對柔性加減速控制，分析了簡化S型加減速控制模型的特點，提出了根據(jù)線段的長度和速度關(guān)系來快速分類S型加減速速度曲

2、線的方法，并推導(dǎo)了簡便的計算公式，為數(shù)控系統(tǒng)的速度規(guī)劃和速度前瞻的實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　針對目前數(shù)控加工代碼中常常包含大量連續(xù)微小線段的現(xiàn)象，提出了一種針對連續(xù)小線段的自適應(yīng)速度前瞻控制算法。通過建立連續(xù)小線段銜接處的速度約束模型，確定了線段間銜接處的最優(yōu)速度，并且根據(jù)該速度的大小自適應(yīng)選擇前瞻的段數(shù)，從而實現(xiàn)前瞻區(qū)間和前瞻計算時間的有效減少。
　　針對基于時間分割法的插補算法，研究了基于誤差控制的平面和空間直線、圓弧插

3、補方法，以及參數(shù)曲線的插補方法。同時提出了一種基于曲線曲率變化的NURBS曲線速度前瞻控制策略，通過曲率的變化劃分前瞻區(qū)間并進(jìn)行統(tǒng)一的速度規(guī)劃，實現(xiàn)了NURBS曲線的高效實時插補算法。
　　針對插補余量帶來的速度尖點問題，提出速度平滑處理方法。結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)不同運動類型的速度曲線的特點，將速度曲線劃分為對稱性速度曲線和非對稱性速度曲線。對于對稱性的速度曲線，采用調(diào)整加工時的運動參數(shù)的方法來實現(xiàn)插補總時間為插補周期的倍數(shù)的方法來消除圓

4、整誤差，從而實現(xiàn)速度曲線的高效平滑處理。對于實時性要求很高的非對稱速度曲線，采用構(gòu)造平攤序列的方式來實現(xiàn)圓整誤差的消除，從而減輕了速度平滑的運算量，保證插補的實時性。
　　針對不同類型的加工路徑的切向跟隨運動控制模型，提出了直線、圓弧、NURBS曲線和連續(xù)小線段的切向跟隨算法，同時還根據(jù)幾何關(guān)系給出了各種類型曲線的起始角度計算公式，為數(shù)控系統(tǒng)切向跟隨功能的實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　通過在基于OMAPL138+FPGA的運動控