[發(fā)明專利]基于三角函數(shù)加減速控制的三軸微線段直接速度過渡方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010772221.6
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111966047B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王太勇;劉楊帆;張永賓;彭鵬;韓文燈
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張金亭

1.一種基于三角函數(shù)加減速控制的三軸微線段直接速度過渡方法，其特征在于，讀取三軸加工代碼點位坐標(biāo)，由連續(xù)點位連接的微線段形成加工路徑，由點位坐標(biāo)得到各微線段的長度以及任意兩相鄰微線段間的轉(zhuǎn)角；針對轉(zhuǎn)角大于0°的相鄰兩微線段，建立三角函數(shù)加減速模型，將每個微線段分為加速段、勻速段和減速段，由三角函數(shù)加減速模型得到對應(yīng)微線段的加速段、勻速段和減速段的插補速度函數(shù)和插補位移函數(shù)；對每個微線段進行速度規(guī)劃，由速度規(guī)劃確定各段插補時間；設(shè)相鄰兩微線段分別為第一微線段和第二微線段，設(shè)置第一、二微線段的最大過渡誤差，由兩者的最大過渡誤差及兩者的轉(zhuǎn)角得到兩者的最大過渡線段長度，設(shè)第一微線段的過渡線段位于減速段；設(shè)第二微線段的過渡線段位于加速段；設(shè)兩者的過渡線段長度相等，且小于等于第一微線段減速段長度和第二微線段加速段長度的最小值；由過渡線段長度確定過渡起始時刻；通過插補位移函數(shù)計算過渡時間；將第一、二微線段的過渡線段的運動進行合成，從而獲得過渡路徑；

采用1-cosx作為加速度的表達式，sinx作為加加速度的表達式，來構(gòu)建插補三角函數(shù)加減速模型：設(shè)a(t)為加速度函數(shù)；設(shè)J(t)為加加速度函數(shù)；則有：

式中：k為加速度參數(shù)；T_a為加減速段時間；t為加減速段內(nèi)所處時刻；

對每個微線段進行速度規(guī)劃的方法為：設(shè)微線段插補的起始速度為v_s，設(shè)微線段插補的最大運行速度為v_c，設(shè)微線段插補的末速度為v_e，令v_s＝v_e＝0，設(shè)最大加速度為A_max，設(shè)定A_max，按照如下公式規(guī)劃對應(yīng)微線段的加速段、勻速段和減速段的插補時間：

式中，T_a為加速段時間，T_d為減速段時間，T_c為勻速段時間，S_a為加速段位移，S_d為減速段位移，k為加速度參數(shù)，l為微線段長度；

設(shè)τ₁為加速段起始時刻，t₁為加速段的終止時刻；設(shè)τ₂為勻速段起始時刻，t₂為加速段的終止時刻；設(shè)τ₃為減速段起始時刻，t₃為減速段的終止時刻；設(shè)S(t)為t時刻插補位移，則得到如下插補位移函數(shù)：

設(shè)混合過渡時間為T_r，設(shè)第一、二微線段的過渡線段長度為ε₁，則有：

令通過二分法求解，獲得混合過渡時間T_r。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三角函數(shù)加減速控制的三軸微線段直接速度過渡方法，其特征在于，設(shè)第一微線段減速段起始點為P₁，設(shè)第一、二微線段的交點為P₂，設(shè)第二微線段的加速段終止點為P₃，設(shè)為的單位向量；設(shè)為的單位向量；設(shè)P1點位置坐標(biāo)為W₁，設(shè)第一、二微線段過渡路徑合成后，在t時刻合成過渡路徑中對應(yīng)的點位坐標(biāo)為W_t，其中，T₁-T_r≤t≤T₁，則有：

式中：T₁為第一微線段的總規(guī)劃時間；T_r為混合過渡時間；t_r為中間變量，S₁(t)為第一微線段的位移函數(shù)；S₂(t_r)為第二微線段的位移函數(shù)。