[發(fā)明專利]拋物線型躍度的數(shù)控裝置高速進給速度規(guī)劃方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110718136.6
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113359621A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 季國順
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明拋物線型躍度數(shù)控裝置高速進給速度規(guī)劃方法：1)，構建拋物線型躍度，加減速過程分七階段；判斷是否有恒加速階段，若有，存在s_cr1、s_cr2，執(zhí)行2)；若無，存在s_cr3，執(zhí)行3)；2)，當Ls_cr1，規(guī)劃進給速度含七階段，實際進給速度及進給加速度達到設定最大值；當s_cr1Ls_cr2，規(guī)劃進給速度不含勻速，實際進給加速度能達到設定最大值，實際進給速度達不到設定最大值；當s_cr2L，規(guī)劃進給速度不含勻速、恒加減速，實際進給加速度及實際進給速度達不到設定最大值；3)，當Ls_cr3，規(guī)劃進給速度不含恒加減速，實際進給加速度達不到設定最大值，實際進給速度達到設定最大值；當Ls_cr3，規(guī)劃進給速度不含勻速、恒加減速，實際進給加速度達及實際進給速度達不到設定最大值。

技術領域

本發(fā)明涉及一種數(shù)控裝置進給速度規(guī)劃方法及系統(tǒng)，尤其是能用拋物線型躍度規(guī)劃高速柔性進給速度，以降低高速進給部件對機床部件造成的振動沖擊，并提高輪廓高速加工精度。

背景技術

傳統(tǒng)數(shù)控機床一般采用線性、指數(shù)等算法描述進給速度與時間的關系，此兩種算法雖然計算簡單，但在加減速開始和結束存在加速度突變，因而驅動器在加減速開始和結束時對被驅動部件有沖擊力作用，所以不適用于高速加工。

自Erkorkmaz(ERKORKMAZ K,ALTINTAS Y.High speed cnc system design,partⅠ:jerk limited trajectory generation and quintic spline interpolation[J].International Journal of Machine ToolsManufacture,2001,41(9):1323-1345.)在高速加工領域關注S曲線等柔性加減速以來，越來越多的研究人員應用S曲線、S曲線的衍化方式或其它柔性加減速算法控制進給運動。因躍度(加速度的導數(shù))反映了驅動輸出加速度的變化情況，而高速進給運動具有加速度高的特點，在高速進給運動中，過量或非連續(xù)變化的躍度，勢必會激起執(zhí)行機構振動并引起過度的跟蹤誤差，降低軸承和滾珠絲杠使用壽命，所以需要限制躍度的幅值并確定其柔性變化方式。但是S曲線加減速只能實現(xiàn)躍度階躍變化、不能實現(xiàn)躍度連續(xù)變化，階躍變化的躍度依然可能引起高速進給執(zhí)行件對機床部件的振動沖擊而降低加工精度。Wang等采用三角函數(shù)實現(xiàn)進給速度、加速度及躍度在整個加減速過程中光滑過渡(Wang Y,Yang D,Gai R,et al.Design of trigonometric velocityscheduling algorithm based on pre-interpolation and look-ahead interpolation[J].International Journal of Machine ToolsManufacture,2015,96:94-105.)，但數(shù)控系統(tǒng)數(shù)值計算三角函數(shù)較為復雜難以滿足實時性要求。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有數(shù)控裝置加減速規(guī)劃方法不能規(guī)劃連續(xù)變化躍度的不足，本發(fā)明提供了一種拋物線型高速進給速度規(guī)劃方法及系統(tǒng)，本發(fā)明能規(guī)劃柔性變化的高速加工進給速度。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發(fā)明拋物線型躍度的數(shù)控裝置高速進給速度規(guī)劃方法及系統(tǒng)，本發(fā)明引入躍度的導數(shù)即跳度，采用隨時間線性變化的跳度構建拋物線型躍度，將整個加減速過程劃分為加速階段：加加速階段、恒加速階段、減加速階段、勻速階段以及減速階段(加減速階段、恒減速階段及減減速階段)。根據(jù)機床的動力學特性參數(shù)：躍度、加速度及最大速度限，將機床加減速過程劃分為含有恒加速階段及不含恒加速階段，然后結合機床實際進給行程規(guī)劃進給速度。本發(fā)明一種拋物線型躍度的數(shù)控裝置高速進給速度規(guī)劃方法，具體步驟如下：

步驟1)，引入躍度的導數(shù)即跳度，采用隨時間線性變化的跳度構建拋物線型躍度；