[發(fā)明專利]一種動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)前瞻嵌套規(guī)劃方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210388271.3
• 申請(qǐng)日: 2022-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN114839925A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鵬程;李明宇;田威;廖文和;徐翔;康瑞浩;魏德嵐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/408
• 分類號(hào): G05B19/408
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張力

本發(fā)明公開了一種動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)前瞻嵌套規(guī)劃方法，包括計(jì)算線段間的夾角，自適應(yīng)截取N段(N≥3)一次前瞻規(guī)劃的線段；初始化過渡圓弧半徑；初調(diào)整首末圓弧的半徑，從前往后進(jìn)行相鄰圓弧半徑可存在性的調(diào)整；利用速度約束，再調(diào)整首末圓弧的半徑及前瞻末速度；從前往后調(diào)整相鄰圓弧間的速度可達(dá)性；保存所有數(shù)據(jù)，并判斷當(dāng)前前瞻是否為最后一次前瞻：若是最后一次前瞻，則保存所有數(shù)據(jù)；否則保存前N?2個(gè)圓弧及N?2條直線的數(shù)據(jù)，存入內(nèi)存，等待插補(bǔ)器插補(bǔ)，將余下的線段和圓弧投入到下一次前瞻中，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)前瞻嵌套規(guī)劃。本發(fā)明利用自適應(yīng)前瞻與嵌套規(guī)劃相結(jié)合的方式，可動(dòng)態(tài)調(diào)整圓弧半徑，提高了最大規(guī)劃速度，減少了加工時(shí)間，提高了效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)前瞻嵌套規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

目前，大部分中低端數(shù)控技術(shù)基本只具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，待加工的復(fù)雜零件是由計(jì)算機(jī)輔助制造軟件利用連續(xù)短直線進(jìn)行逼近擬合，對(duì)每一段軌跡進(jìn)行插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜零件的加工。為了實(shí)現(xiàn)高速加工，需要在線段拐點(diǎn)處添加過渡曲線，輔以合適的前瞻路徑規(guī)劃算法以及速度規(guī)劃算法，以獲得高速。

由于中低端機(jī)床功能有限，通常采用直線、圓弧插補(bǔ)，線性速度規(guī)劃算法，只能通過優(yōu)化前瞻路徑規(guī)劃算法來提高效率。雖然固定段數(shù)的前瞻方法較單段直線加減速取得較好結(jié)果，但由于選取固定的段數(shù)會(huì)截?cái)嗑€段間的聯(lián)系，不能充分利用線段間的信息，不能適應(yīng)多變的微線段情況。自適應(yīng)前瞻算法則解決了上述問題，自適應(yīng)前瞻算法的截取線段數(shù)跟角度值有關(guān)，但并未出現(xiàn)明確的選取角度的研究與指導(dǎo)性建議。公開號(hào)為CN113848802A的專利公開了一種嵌套式前瞻規(guī)劃方法，給出了角度判斷依據(jù)并且利用嵌套的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)前瞻，采用固定嵌套的方式，并未能充分利用角度信息，降低了連續(xù)大角度線段的速度，導(dǎo)致速度提升有限。研究基于自適應(yīng)前瞻與嵌套規(guī)劃相結(jié)合的規(guī)劃方法有助于提升最大規(guī)劃速度并提高速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)前瞻嵌套規(guī)劃方法，結(jié)合線性加減速方法、圓弧過渡的方式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)前瞻。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)前瞻嵌套規(guī)劃方法，包括：

步驟1，在嵌套式前瞻規(guī)劃過程中，計(jì)算線段間的夾角，依據(jù)線段間的夾角自適應(yīng)截取N段一次前瞻規(guī)劃的線段，N≥3；

步驟2，初始化過渡圓弧半徑；

步驟3，依據(jù)初始化的首末圓弧是否存在，初調(diào)整首末圓弧的半徑，然后從前往后進(jìn)行相鄰圓弧半徑可存在性的調(diào)整；

步驟4，依據(jù)速度約束，調(diào)整首末圓弧的半徑及前瞻末速度；

步驟5，依據(jù)速度約束，從前往后調(diào)整相鄰圓弧間的速度可達(dá)性；

步驟6，保存所有數(shù)據(jù)，并判斷當(dāng)前前瞻是否為最后一次前瞻：

若是最后一次前瞻，則保存所有數(shù)據(jù)；

否則保存前N-2個(gè)圓弧及N-2條直線的數(shù)據(jù)，存入內(nèi)存，等待插補(bǔ)器插補(bǔ)，將余下的線段和圓弧投入到下一次前瞻中，然后讀取線段，返回步驟1進(jìn)行下一次前瞻，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)前瞻嵌套規(guī)劃。

為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：

上述的步驟1具體為：

在嵌套式前瞻規(guī)劃過程中，讀取線段，計(jì)算線段間的夾角；

從第二個(gè)圓弧夾角開始，當(dāng)夾角角度值小于或等于126.8699°時(shí)，將前面讀取的線段作為一次前瞻規(guī)劃的線段；

若不存在從第二個(gè)圓弧夾角往后角度值小于或等于126.8699°的情況且沒有余下的線段時(shí)，則將讀取的線段作為一次前瞻規(guī)劃的線段。