《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > EDA與制造 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于動(dòng)力學(xué)的自適應(yīng)多段回溯前推實(shí)時(shí)速度規(guī)劃算法開發(fā)
基于動(dòng)力學(xué)的自適應(yīng)多段回溯前推實(shí)時(shí)速度規(guī)劃算法開發(fā)
電子技術(shù)應(yīng)用
謝翰君1,王林2,王欽若1
1.廣東工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院,廣東 廣州 510000;2.國工信(滄州)機(jī)器人有限公司,河北 滄州 061000
摘要: 為了提高微小線段的加工精度和效率,提出一種實(shí)時(shí)速度規(guī)劃算法。該算法由兩部分組成:針對(duì)剛?cè)狁詈稀⒅刎?fù)載平臺(tái)在數(shù)控運(yùn)動(dòng)中的抖動(dòng)問題,提出基于動(dòng)力學(xué)的初步規(guī)劃算法,以優(yōu)化短線段的實(shí)際加速度,提高運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性;針對(duì)單段回溯前推算法對(duì)于微小直線/圓弧加工效率不高的問題,提出基于動(dòng)力學(xué)的自適應(yīng)多段回溯前推速度規(guī)劃算法,以提升加工效率。在基于PC的實(shí)時(shí)控制器和龍門雙驅(qū)XY激光切割平臺(tái)上進(jìn)行了測(cè)試,并將該算法與自適應(yīng)速率算法和單段回溯前推算法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,所提算法在加工質(zhì)量和加工效率方面均有所提高。此外,該算法簡(jiǎn)單有效,適用于高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用環(huán)境。 關(guān)鍵詞:數(shù)控系統(tǒng);速度規(guī)劃;動(dòng)力學(xué);回溯前推算法;龍門雙驅(qū)
中圖分類號(hào):TP13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234117
中文引用格式: 謝翰君,王林,王欽若. 基于動(dòng)力學(xué)的自適應(yīng)多段回溯前推實(shí)時(shí)速度規(guī)劃算法開發(fā)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2023,49(12):120-126.
英文引用格式: Xie Hanjun,Wang Lin,Wang Qinruo. Development of a dynamics-based adaptive multi-segment look-ahead real-time velocity planning algorithm[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(12):120-126.
Development of a dynamics-based adaptive multi-segment look-ahead real-time velocity planning algorithm
Xie Hanjun1,Wang Lin2,Wang Qinruo1
1.School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510000, China; 2.Guogongxin (Cangzhou) Robot Co., Ltd., Cangzhou 061000, China
Abstract: A real-time velocity planning algorithm is proposed to improve the processing accuracy and efficiency of small line segments. The algorithm consists of two parts: a dynamics-based preliminary planning algorithm is proposed to optimize the actual acceleration of short line segments and improve the smoothness of motion, addressing the jitter problem of rigid-flexible coupling and heavy-load platforms in numerical control (NC) motion; a dynamics-based adaptive multi-segment look-ahead velocity planning algorithm is proposed to enhance processing efficiency for small straight lines/arcs, addressing the inefficiency issue of the single-segment look-ahead algorithm. The algorithm was tested on a PC-based real-time controller and a gantry dual-drive XY laser cutting platform and was compared with the adaptive feed-rate algorithm and single-segment look-ahead algorithm. The results show that the proposed algorithm improves both processing quality and efficiency. Additionally, the algorithm is simple and effective, and thus suitable for high real-time application environments.
Key words : CNC system;velocity planning;dynamics;look-ahead algorithm;gantry dual-drive

0 引言

數(shù)控系統(tǒng)中,速度規(guī)劃算法是研究的熱點(diǎn)之一,因?yàn)樗鼘?duì)數(shù)控系統(tǒng)的速度、精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性具有重要的影響[1-2]。在加工復(fù)雜曲線時(shí),為了實(shí)現(xiàn)高效加工,通常希望電機(jī)按照最大加速度盡可能加速,以達(dá)到理想的最大速度。但是,這樣的加減速過程可能會(huì)引起剛?cè)狁詈稀⒅刎?fù)載平臺(tái)的殘余振動(dòng)[3-4],從而影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。因此,如何平衡加工平穩(wěn)性和高效性是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題,也是眾多學(xué)者長期以來關(guān)注和研究的熱點(diǎn)問題。

文獻(xiàn)[5]充分論述了單段(線段)回溯前推算法,避免了由于速度突變所引起的沖擊,并在嵌入式平臺(tái)仿真測(cè)試了該算法。文獻(xiàn)[6]給出了直線間構(gòu)造圓弧平滑過渡的軌跡規(guī)劃算法,為解決因加工路徑方向改變而引起沖擊的問題提供了較好的解決思路。文獻(xiàn)[7]給出了雙向掃描速度規(guī)劃算法,實(shí)現(xiàn)連續(xù)小線段的速度銜接,但該算法本質(zhì)上屬于離線規(guī)劃,不太適合實(shí)時(shí)高速的應(yīng)用。文獻(xiàn)[8]-[10]通過計(jì)算相鄰小線段拐角處所允許的最大速度,給出微小線段連續(xù)前瞻算法。文獻(xiàn)[11]給出了考慮弓高誤差和向心加速度的自適應(yīng)速率規(guī)劃算法。但上述算法都沒有考慮實(shí)際平臺(tái)動(dòng)力學(xué)的影響,可能會(huì)激起剛?cè)狁詈?、重?fù)載平臺(tái)的殘余振動(dòng),影響零件的加工精度。文獻(xiàn)[12]提出的實(shí)時(shí)速度前瞻算法基于系統(tǒng)模型動(dòng)力學(xué),但該模型僅為一階模型,因此對(duì)于難以建立精確模型的剛?cè)狁詈?、重?fù)載龍門雙驅(qū)平臺(tái)系統(tǒng),該算法可能不太適用。


本文詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)下載:http://ihrv.cn/resource/share/2000005817


作者信息:

謝翰君1,王林2,王欽若1

(1.廣東工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院,廣東 廣州 510000;2.國工信(滄州)機(jī)器人有限公司,河北 滄州 061000)




weidian.jpg



此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。