一種高效高平穩的數控系統柔性加減速控制方法技術方案

一種高效高平穩的數控系統柔性加減速控制方法，包括數據輸入模塊、譯碼模塊、速度規劃模塊、插補模塊和輸出模塊。數據輸入模塊將數控加工代碼傳給譯碼模塊，由譯碼模塊提取加工路徑信息，將該信息傳給速度規劃模塊，采用一種復合式加減速模型進行柔性速度規劃得到速度值，將該值傳給插補模塊，由插補模塊完成插補計算，得到插補數據，將該數據通過實時以太網總線傳給伺服驅動器驅動伺服電機旋轉，從而完成數控加工。本發明專利技術計算效率高、算法實現簡單，降低數控機床在高速加工過程中產生的振動與沖擊，提高速度規劃效率，有效地實現數控系統的運動平穩性和插補算法的高效性，可應用于高速高精度的數控加工機床。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】，包括數據輸入模塊、譯碼模塊、速度規劃模塊、插補模塊和輸出模塊。數據輸入模塊將數控加工代碼傳給譯碼模塊，由譯碼模塊提取加工路徑信息，將該信息傳給速度規劃模塊，采用一種復合式加減速模型進行柔性速度規劃得到速度值，將該值傳給插補模塊，由插補模塊完成插補計算，得到插補數據，將該數據通過實時以太網總線傳給伺服驅動器驅動伺服電機旋轉，從而完成數控加工。本專利技術計算效率高、算法實現簡單，降低數控機床在高速加工過程中產生的振動與沖擊，提高速度規劃效率，有效地實現數控系統的運動平穩性和插補算法的高效性，可應用于高速高精度的數控加工機床。【專利說明】
本專利技術涉及數控加工
中數控系統的速度規劃方法，具體地說是。
技術介紹
數控系統的速度規劃方法對零件的加工質量會產生很大影響，如果速度規劃不合理，速度和加速度瞬間發生較大的變化，容易導致機床產生振動，從而影響加工精度。常用的速度規劃方法主要有傳統的加減速控制方法和柔性加減速控制方法，傳統的加減速控制方法主要是指梯形加減速控制方法，柔性加減速控制方法主要是指S曲線加減速控制方法。傳統的梯形加減速控制方法模型簡單，算法容易實現，機床響應速度快，加工效率高，但是在加減速過程中加速度存在階躍變化，對機床運動產生沖擊，影響運動平穩性和加工精度，因此不適合用于高速高精度數控機床。S曲線加減速控制方法加速度連續變化，加加加速度為常數，通過對加加速度進行約束，從而限制對數控機床產生沖擊和振動，數控運動平穩性好，加工精度高，適用于高速高精度數控機床。一個完整的S曲線加減速控制模型由七個部分組成:加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段和減減速段。傳統的解決方法是根據模型進行分段討論，但求解過程中可能要求解無理方程或高階方程，在處理時通常采用Newton-Raphson方法進行求解(Μ.T.Lin, M.S.Tsai, H.T.Yau.Development of a dynamics-based NURBS interpolator with real-time look-aheadalgorithm.1nternational Journal of Machine Tools&Manufacture.(2007) 47:2246-2262)，這種采用搜索算法進行求解方法，其算法效率取決于求解精度，精度要求越高，效率就越低，高精度的數值解增加算法的迭代次數，從而影響求解效率。因此，這種S曲線加減速控制模型比較復雜，運算量較大，對運動控制器的性能提出更高要求，同時大幅度地增加速度規劃的復雜性，算法運算時間長，速度規劃效率低，從而影響算法實現的實時性。
技術實現思路
針對現有技術中存在的上述不足之處，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種能夠有效地降低數控系統在數控機床高速加工過程中產生的振動和沖擊，縮短S曲線加減速的速度規劃周期，實現數控機床高速加工中的柔性加減速控制的復合式柔性速度規劃方法。該方法計算效率高、算法實現簡單，能夠有效地實現數控系統的運動平穩性和插補算法的高效性，可應用于高速高精度的數控機床。本專利技術是通過以下技術方案實現的:本專利技術包括:數據輸入模塊、譯碼模塊、速度規劃模塊、插補模塊、輸出模塊，其中:數據輸入模塊將待加工零件的數控加工代碼傳給譯碼模塊，由譯碼模塊提取待加工零件的加工路徑信息，將該路徑信息傳給速度規劃模塊，在速度規劃模塊中對加工路徑采用梯形加減速進行速度規劃，對梯形加減速規劃的速度再進行柔性加減速處理，得到一種復合式加減速速度值，將該速度值傳給插補模塊，完成插補計算，將得到插補數據通過網絡總線傳給伺服驅動器以控制伺服電機旋轉，從而帶動數控機床進行數控加工。所述的數據輸入模塊是指數控加工代碼文件操作單元，通過數控加工代碼文件操作單元，將所選擇的數控加工文件傳遞給譯碼模塊的數控加工代碼文件讀取單元。所述的譯碼模塊包括:數控加工代碼文件讀取單元、加工路徑信息提取單元，其中:數控加工文件讀取單元根據數控加工代碼規則對數控加工程序進行錯誤檢查；加工路徑信息提取單元從檢查后的數控加工程序數據中提取待加工零件的加工路徑信息。所述的梯形加減速速度規劃單元采用梯形加減速控制方法對加工路徑進行速度規劃，根據每段加工路徑實際長度判斷梯形加減速類型，如包含加速段、勻速段和減速段。根據線段起點速度、終點速度和系統的最大速度確定加減速狀態，梯形加速階段的位移為:【權利要求】1.，包括:數據輸入模塊、譯碼模塊、速度規劃模塊、插補模塊、輸出模塊，其中:數據輸入模塊將待加工零件的數控加工代碼傳給譯碼模塊，由譯碼模塊提取待加工零件的加工路徑信息，將該路徑信息傳給速度規劃模塊，在速度規劃模塊中對加工路徑采用梯形加減速進行速度規劃，再對梯形加減速規劃的速度進行柔性加減速處理，得到一種復合式加減速的速度值，將該速度值傳給插補模塊，由插補模塊完成插補計算，得到插補數據，將插補數據通過網絡總線傳給伺服驅動器以控制伺服電機旋轉，從而帶動數控機床進行數控加工； 所述的速度規劃模塊包括梯形加減速速度規劃單元和柔性處理單元，其中:梯形加減速速度規劃單元采用梯形加減速控制方法對加工路徑進行速度規劃，柔性處理單元是對梯形加減速速度規劃的結果進行柔性加減速處理，在梯形加減速的加速階段和減速階段分別采用柔性加減速處理，梯形加減速的勻速階段保持不變，得到一種復合式加減速控制模型，該模型由5個部分組成:加加速段、減加速段、勻速段、加減速段和減減速段，原梯形加減速的勻加速段經處理變為該柔性加減速的加加速段和減加速段，原梯形加減速的勻減速段經處理變為變成該柔性加減速的加減速段和減減速段，該柔性加減速的勻速階段與原梯形加減速的勻速階段保持一致。2.根據權利要求1所述的，其特征是，所述的數據輸入模塊是指數控加工代碼文件操作單元，通過數控加工代碼文件操作單元，將所選擇的數控加工文件傳遞給譯碼模塊的數控加工代碼文件讀取單元。3.根據權利要求1所述的，其特征是，所述的譯碼模塊包括:數控加工代碼文件讀取單元和加工路徑信息提取單元，其中:數控加工文件讀取單元根據數控加工代碼的規則對數控加工程序進行錯誤檢查；加工路徑信息提取單元從檢查后的數控加工程序數據中提取待加工零件的加工路徑信息。4.根據權利要求1所述的，其特征是，所述的梯形加減速速度規劃單元采用梯形加減速控制方法對加工路徑進行速度規劃，根據每段加工路徑實際長度判`斷梯形加減速類型，如包含加速段、勻速段和減速段；根據線段起點速度、終點速度和系統的最大速度確定加減速狀態，梯形加速階段的位移為: Iv2 -V2Hf⑴ 式中S1為梯形加速階段的位移，Vfflax為系統的最大速度，Vs為線段的起點速度，a為梯形加減模型的加速度，梯形減速階段的位移為:(2) 式中S2為梯形減速階段的位移，Ve為線段終點速度，Vfflax為系統最大速度，a為梯形加減模型的加速度；根據線段的長度Slim與S2+S2的關系確定梯形加減速的運動狀態，當sline>s2+s2時，梯形加減速具有加速段、勻速段和減速段三個運動狀態；當slim=s2+s2時，具有加速段和減速段兩個運動狀態；當Slim〈s2+s2時，具有加速段一個運動狀態；對梯形加減速進行離散化處本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高效高平穩的數控系統柔性加減速控制方法，包括：數據輸入模塊、譯碼模塊、速度規劃模塊、插補模塊、輸出模塊，其中：數據輸入模塊將待加工零件的數控加工代碼傳給譯碼模塊，由譯碼模塊提取待加工零件的加工路徑信息，將該路徑信息傳給速度規劃模塊，在速度規劃模塊中對加工路徑采用梯形加減速進行速度規劃，再對梯形加減速規劃的速度進行柔性加減速處理，得到一種復合式加減速的速度值，將該速度值傳給插補模塊，由插補模塊完成插補計算，得到插補數據，將插補數據通過網絡總線傳給伺服驅動器以控制伺服電機旋轉，從而帶動數控機床進行數控加工；所述的速度規劃模塊包括梯形加減速速度規劃單元和柔性處理單元，其中：梯形加減速速度規劃單元采用梯形加減速控制方法對加工路徑進行速度規劃，柔性處理單元是對梯形加減速速度規劃的結果進行柔性加減速處理，在梯形加減速的加速階段和減速階段分別采用柔性加減速處理，梯形加減速的勻速階段保持不變，得到一種復合式加減速控制模型，該模型由5個部分組成：加加速段、減加速段、勻速段、加減速段和減減速段，原梯形加減速的勻加速段經處理變為該柔性加減速的加加速段和減加速段，原梯形加減速的勻減速段經處理變為變成該柔性加減速的加減速段和減減速段，該柔性加減速的勻速階段與原梯形加減速的勻速階段保持一致。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張禮兵，吳婷，
申請(專利權)人：嘉興學院，
類型：發明
國別省市：浙江;33