[發(fā)明專利]一種恒力約束條件下的數(shù)控機床加減速速度規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910149425.1
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109901518B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李炳燃;葉佩青;張輝
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種恒力約束條件下的數(shù)控機床加減速速度規(guī)劃方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)獲取計算參數(shù)，具體包括：

1.1)獲取數(shù)控系統(tǒng)中伺服進給系統(tǒng)的動力學(xué)參數(shù)，包括伺服進給系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)矩值或最大力矩值F_max、伺服進給系統(tǒng)的伺服指令加速度特性常數(shù)k_a和伺服指令速度特性常數(shù)k_v；

1.2)獲取待規(guī)劃NC加工文件當(dāng)前指令段的加工起點坐標(biāo)s_s、終點坐標(biāo)s_e；

1.3)獲取待規(guī)劃NC加工文件當(dāng)前指令段的加工起點速度v_s、加工終點速度v_e和進給指令速度v_f；

2)根據(jù)步驟1)獲取的最大轉(zhuǎn)矩值或最大力矩值F_max、伺服進給系統(tǒng)的伺服指令加速度特性常數(shù)k_a和伺服指令速度特性常數(shù)k_v，通過伺服進給系統(tǒng)運動參數(shù)與力學(xué)參數(shù)簡化關(guān)系，確定恒力約束條件下伺服指令速度v和伺服指令加速度a的函數(shù)關(guān)系；

3)設(shè)各速度規(guī)劃段的起點速度為v_si、終點速度為v_ei，i＝1,2,3，i＝1時為升速段，i＝2是為勻速段，i＝3時為減速段，并根據(jù)步驟2)確定的恒力約束條件下伺服指令速度v和伺服指令加速度a的函數(shù)關(guān)系，得到各速度規(guī)劃段的總運動時間t_i的計算公式；

4)設(shè)定恒力約束條件下伺服指令加速度a與加工時間t的函數(shù)關(guān)系；

5)對步驟4)設(shè)定的函數(shù)關(guān)系進行不定積分，得到恒力約束條件下伺服指令速度v與加工時間t的函數(shù)關(guān)系v(t)；然后對該v(t)函數(shù)進行定積分，得到伺服指令位置s與加工時間t的函數(shù)關(guān)系s(t)；

6)根據(jù)上述各參數(shù)及函數(shù)關(guān)系，分別完成各速度規(guī)劃段的速度規(guī)劃，具體包括以下步驟：

6.1)確定各速度規(guī)劃段的運動總時間和加工距離

升速段：將步驟1)獲取的待規(guī)劃NC加工文件當(dāng)前指令段的加工起點速度v_s和加工指令速度v_f代入步驟3)得到的升速段總運動時間的計算公式中，即令v_s1＝v_s、v_e1＝v_f，得到升速段的運動總時間t₁；然后根據(jù)步驟5)得到的函數(shù)v(t)和s(t)，得到升速段的加工距離s₁；

減速段：將步驟1)獲取的待規(guī)劃NC加工文件當(dāng)前指令段的加工指令速度v_f和加工終點速度v_e代入步驟3)得到的升速段總運動時間的計算公式中，即令v_s3＝v_f、v_e3＝v_e，得到減速段的運動總時間t₃；然后根據(jù)步驟5)得到的函數(shù)v(t)和s(t)，得到減速段的加工距離s₃；

勻速段：根據(jù)步驟1)獲取的待規(guī)劃NC加工文件當(dāng)前指令段的加工起點坐標(biāo)s_s、終點坐標(biāo)s_e，以及求得的加速段加工距離s₁和減速段加工距離s₃，確定勻速段的加工距離s₂＝abs(s_s-s_e)-s₁-s₃；然后令勻速段的加工指令速度為v_f，確定勻速段時間t₂＝s₂/v_f；

6.2)根據(jù)上述求得的各速度規(guī)劃段的總運動時間，代入步驟5)確定的恒力約束條件下伺服指令速度與加工時間的函數(shù)v(t)中，完成待規(guī)劃NC加工文件當(dāng)前指令段的速度規(guī)劃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床加減速速度規(guī)劃方法，其特征在于，步驟2)中，所述恒力約束條件下伺服指令速度v和伺服指令加速度a的函數(shù)關(guān)系如下：

-F_max≤k_a×a+k_v×v≤F_max。