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基于前瞻—滤波的加减速控制方法的研究

作　者: 李鸥
导　师: 杨东升
学　校: 中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 数控系统运动规划加减速控制前瞻滤波
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 171次
引　用: 1次
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内容摘要

数控技术是产业技术进步、打造装备制造业核心力的关键,是现代制造业的核心技术之一。高速、高精加工是当今数控系统的一个重要发展方向,而加减速控制是实现高速、高精加工的关键技术之一。能否保证进给速度连续、平滑的变化,使机床运动具有较高的柔性,对于加工质量有着重要的影响。本论文以“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“基于国产‘龙芯’CPU芯片的高档数控装置”(2009ZX04009-022)课题为背景选题,对高档数控系统高速、高精加工中的加减速控制方法进行了研究。通过阅读大量相关文献,对现阶段常用的加减速控制方法的特点和优劣之处进行了详细的分析和总结。在上述研究工作的基础上,为了使系统具有较高加工效率以及较小的机床振动的加减速特性,本论文提出了一种将前瞻技术、滤波技术以及改进的直线加减速相结合的、实现多程序段连续加工的新的控制方法。该方法称为“基于前瞻-滤波的加减速控制方法”,其创新点主要包括:改进的直线加减速控制方法、规划位移的确定、转接点速度的确定、改进的直线加减速规划参数的确定、整周期加工要求下的剩余规划位移补偿方法以及分段滑动平均滤波。基于前瞻-滤波的加减速控制方法可以保证数控加工运行平稳,且具有算法简单、系统处理时间短、灵活性强的特点,达到了较好的加工效果,在保证加工精度的前提下,提高了加工速度。仿真实验结果表明,该方法在保证加工精度的前提下,提高了加工速度,达到较好的加减速控制效果。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
引言  7-9
第一章绪论  9-16
  1.1 高档数控系统的发展趋势  9-11
  1.2 高档数控系统中的若干关键问题  11
  1.3 多程序段连续加工与前瞻控制技术  11-12
  1.4 加减速控制方法  12-13
  1.5 论文研究背景及意义  13
  1.6 论文的研究内容和组织结构  13-15
  1.7 小结  15-16
第二章数控系统加减速控制方法  16-26
  2.1 引言  16
  2.2 直线加减速  16-17
  2.3 指数加减速  17-18
  2.4 抛物线加减速  18-19
  2.5 S 曲线加减速  19-22
  2.6 多项式加减速  22-24
  2.7 小结  24-26
第三章基于滤波的加减速控制方法和改进的直线加减速  26-35
  3.1 引言  26
  3.2 基于滑动平均滤波的速度规划算法  26-31
    3.2.1 滑动平均滤波器  27-28
    3.2.2 加减速规划滤波结构  28-29
    3.2.3 加权滤波  29-30
    3.2.4 直线加减速滤波法  30-31
  3.3 直线加减速控制方法的改进  31-34
    3.3.1 改进的直线加减速规划模型  31-33
    3.3.2 规划位移的确定  33-34
  3.4 小结  34-35
第四章基于前瞻- 滤波的加减速控制方法的研究  35-54
  4.1 引言  35
  4.2 前瞻（look-ahead）控制技术  35-36
  4.3 基于前瞻- 滤波的加减速控制方法  36-38
  4.4 转接点速度的确定  38-42
    4.4.1 确定转接点夹角  38-39
    4.4.2 转接点初始速度  39-41
    4.4.3 转接点速度的确定  41-42
  4.5 加减速规划参数的确定  42-47
  4.6 加减速规划过程  47-50
    4.6.1 加减速规划算法  47-48
    4.6.2 分段滑动平均滤波  48-50
  4.7 流程图  50-52
  4.8 小结  52-54
第五章基于前瞻- 滤波的加减速控制方法的仿真与分析  54-63
  5.1 实验环境介绍  54
  5.2 算法仿真  54-62
    5.2.1 基于前瞻- 滤波的加减速控制方法结果仿真及分析  56-57
    5.2.2 加减速方法对比实验  57-62
  5.3 小结  62-63
结束语  63-64
参考文献  64-66
发表文章  66-67
致谢  67

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